Nova reanaliza 23 Hubble posmatranja značajno smanjuje ubedljivost prethodne tvrdnje o vodenim gejzirima na Europi. Preciznije pozicioniranje na detektoru i modelovanje pozadinskih izvora (Zemljina egzosfera, interplanetarni vodonik i refleksije sa leda) uklonili su ranije lokalne viškove signala. Istovremeno, podaci jasno ukazuju na snažniju vodoničovu egzosferu (~1.4 × 1012 cm−2 u 2012–2015 i ~1.1 × 1012 cm−2 u 2018–2020) i procenu izvora ~1.1 × 1027 at/s; poreklo tog toka ostaje neizvesno.
Hubble Preispitan: Dokazi Za Gejzire Na Europi Su Znatno Smanjeni, Ali Vodonična Egzosfera Je Jača
Reanalysis of 14 years of Hubble data weakens evidence for Europa plumes and sharpens the picture of its hydrogen atmosphere. (CREDIT: Wikimedia / CC BY-SA 4.0)
Nova reanaliza 23 posmatranja Hubble svemirskog teleskopa dovodi u pitanje raniju tvrdnju o postojanju vodenih gejzira na Europi: lokalni „sjaj" u ultravioletu koji je 2014. protumačen kao mogući vodeni izliv sada izgleda znatno manje ubedljivo. U isto vreme, ista serija merenja otkriva jasniji i snažniji signal izbacivanja atomarnog vodonika iz tanke atmosfere meseca.
Šta su istraživači uradili?
Tim je ponovo obradio 23 posmatranja izvedena instrumentom Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) iz perioda 1999. i 2012–2020. Fokus je bio na Lyman‑alfa emisiji (specifična UV talasna dužina vezana za atomarni H), koja je osetljiv indikator i za lokalne izlive materijala i za širu vodoničovu egzosferu.
A new SwRI study has raised doubts about the existence of water vapor plumes on Jupiter’s moon Europa (shown above), initially reported based on Hubble Space Telescope observations from 2012. A reanalysis of the data reduced the certainty of that initial finding, but scientists are still hopeful that such plumes will be observed at some point in the future. (CREDIT: NASA)
Zašto je originalna interpretacija oslabila?
Ključne promene u reanalizi su bile:
- preciznije određivanje položaja Europe na detektoru (pomak od jednog‑dva piksela značajno menja tumačenje);
- modelovanje više izvora UV svetlosti istovremeno — pozadinske emisije iz Zemljine egzosfere i interplanetarnog vodonika, sunčeva refleksija od ledene površine i sama šira vodoničova egzosfera Europe.
Kada su svi ti doprinosi uklonjeni, ranije uočeni lokalni višak gotovo da je nestao. Prethodna pouzdanost u postojanje gejzira (navodno ~99,9%) prema rečima Lorenz Rotha pala je ispod 90%, što naučnici smatraju nedovoljno čvrstim dokazom.
Overview of the analyzed HST/STIS observations. Left: orbital positions of Europa from the start of the first exposures to end of the last exposures for each of the 23 HST/STIS visits. (CREDIT: Astronomy and Astrophysics)
Novi uvid: jača vodoničova egzosfera
Reanaliza je dosledno registrovala Lyman‑alfa emisije povezane s vodoničovom egzosferom u 22 od 23 posmatranja. Izdvojene vrednosti vertikalnih kolona su redom:
- ~1.4 × 1012 cm−2 za period 2012–2015;
- ~1.1 × 1012 cm−2 za period 2018–2020 (pad ~25%).
Procenjena efektivna temperatura vodonika za raniji period iznosi ~1000 K (uz mogućnost većih vrednosti unutar grešaka). Na osnovu ovih brojeva, tim je izveo procenu stope izvora od oko 1.1 × 1027 atoma/s — značajan tok koji je teško objasniti klasičnim mehanizmima.
Data analysis and model fitting. Top: brightness for the entire Lyα slit along the y-axis, averaged over the x-axis (i.e., over the slit width). Middle: Zoom-in of the top panel. Bottom: brightness along the x-axis, averaged over a y range covering the disk diameter. (CREDIT: Astronomy and Astrophysics)
Mogući izvori vodonika
Istraživači smatraju da:
- fotodisocijacija (razlaganje molekula sunčevom svetlošću) verovatno ne objašnjava u potpunosti tok, jer bi ona dala mnogo toplije atome;
- udarni elektroni u atmosferu mogu doprineti, ali analizom izgleda da ni taj proces ne daje dovoljno atoma;
- realistične alternative uključuju sputtering i fotolizu površinskog leda (direktno oslobađanje vodonika sa leda), ali te putanje su slabo kvantifikovane i energetika/efikasnost su neizvesni.
Tim takođe ukazuje da male promene površinske temperature (npr. ~3%) mogu, prema nekim laboratorijskim pretpostavkama, značajno promeniti radiolitičke prinose i time dati primerenu razliku sličnu onoj zabeleženoj između dva perioda posmatranja.
Analysis of the spectral aspects of the Lyα signals: (a) Typical Lyα spectral fluxes from the Sun (solid) and from the IPH (dash-dotted) at the heliocentric distance of Jupiter. (b) Lyα transmission of the Earth H exosphere in the rest frame of Earth for an assumed column density of 1 × 1013 cm−2 and temperature of 1000 K (solid). (CREDIT: Astronomy and Astrophysics)
Uticaj Zemljine egzosfere i implikacije
Neki delovi signala bili su pogođeni apsorpcijom ili „prigušivanjem" od vodonika u Zemljinoj egzosferi, naročito kada je relativna brzina Europe prema Zemlji mala. Uključivanje tog efekta pomoglo je da se objasne varijacije među posmatranjima.
Šta ovo znači za potragu za gejzirima?
Nova analiza ne dokazuje da gejziri ne postoje — samo pokazuje da podaci iz ovog seta više ne predstavljaju čvrst dokaz za njihovo postojanje. Druga nezavisna posmatranja i metode i dalje sugerišu moguće povremene izlive, ali dokazi su razdrobljeni i nepovezani.
Zaključak: Hubble-ev UV zapis sada deluje manje kao dokaz dramatičnog mlaza vode, a više kao pokazatelj globalne, dinamične vodoničove omotače koju ne razumemo u potpunosti. Misija Europa Clipper (dolazak u Jupiterov sistem oko 2030.) pružiće direktne merenja i mnogo jasniju proveru ovih nalaza.
Rezultati su objavljeni u časopisu Astronomy & Astrophysics. Autori uključuju Kurt Retherford i Lorenz Roth, koji su učestvovali i u ranijim interpretacijama.
Pomozite nam da budemo bolji.
