Przejdź do treści

Teleskop Webba zarejestrował ekstremalnie duży pióropusz wodny wyrzucony z Enceladusa

Na dwuczęściowej ilustracji widać obłok/pióropusz (ang. plume) pary wodnej tryskający z okolic południowego bieguna Enceladusa (księżyc Saturna) aż na ponad ~20-krotność jego średnicy (~10 tys. km). Jest to zdjęcie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. W dodatkowym okienku „Enceladus (Cassini)” zaprezentowano zdjęcie tarczy ~505-km Enceladusa uzyskane przez satelitę Cassini, aby pokazać jak mały jest ten księżyc względem pióropusza wodnego sfotografowanego przez Teleskop Webba.  Źródło: NASA, ESA,

Teleskop Webba zarejestrował pióropusz z pary wodnej wyrzucony z okolic południowego bieguna Enceladusa (księżyc Saturna), który rozciąga się na ponad ~20 jego średnic. Jest to pierwsza w historii obserwacja wyrzutu pary wodnej z Enceladusa na tak ekstremalną odległość ponad 10 tysięcy km (mniej więcej odległość Irlandia-Japonii na kontynencie euroazjatyckim), która również ujawniła mechanizm zasilania w wodę całego układu księżyców Saturna i jego pierścieni.

Enceladus jest oceanicznym światem o średnicy zaledwie 505 kilometrów i zarazem jednym z najbardziej fascynujących obiektów do poszukiwania życia w naszym Układzie Słonecznym poza Ziemią. Jest ogromnym rezerwuarem słonej wody ściśniętej pomiędzy zewnętrzną skorupą lodową i skalistym jądrem. Wulkany podobne do gejzerów wyrzucają przez szczeliny zwane potocznie „tygrysimi pasami” dżety składające się z cząstek lodu, pary wodnej i substancji organicznych.

Grafika ilustrująca wewnętrzną strukturę Enceladusa (księżyc Saturna) oraz teorię oddziaływania wody ze skałami na dnie oceanu, który znajduje się pod jego powierzchnią. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute

Grafika ilustrująca wewnętrzną strukturę Enceladusa (księżyc Saturna) oraz teorię oddziaływania wody ze skałami na dnie oceanu, który znajduje się pod jego powierzchnią. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute


Do tej pory astronomom udało się zaobserwować dżety rozciągające się na setki kilometrów od powierzchni Enceladusa. Dopiero Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba otworzył nowy rozdział tych badań, o których można poczytać w materiale autorstwa G.L.Villanueva ze współpracownikami zaakceptowanym w dniu 17 maja 2023r. do publikacji w „Nature Astronomy”.

Rozmiar tych pióropuszy wodnych nie jest jedyną cechą charakterystyczną, która interesowała badaczy. Szczególne wrażenie robi również tempo utraty pary wodnej około 300 litrów na sekundę z powierzchni tego księżyca. Takie tempo pozwoliłoby na przykład napełnić wodą w kilka godzin basen o wielkości w standardzie olimpijskim. Dla porównania, gdyby taki basen olimpijski napełniać wodą za pomocą węża ogrodowego, to trwałoby to ponad 2 tygodnie.

Bardzo wiele dowiedzieliśmy się o Enceladusie na podstawie obserwacji sondy Cassini, która w latach 2005-2017 badała okolice Saturna. Sonda nie tylko sfotografowała pióropusze wodne wokół Enceladusa, ale również przeleciała przez te struktury – co pozwoliło określić ich skład chemiczny. Natomiast niezwykła czułość Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba współpracującego ze spektrografem NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) w trybie IFU (Integral Field Unit) gwarantuje nową jakość.

Bezpośrednie obserwacje za pomocą Teleskopu Webba demonstrują w jaki sposób wodne pióropusze Enceladusa zaopatrują w wodę torus, czyli taki rozmyty obwarzanek pełen wody, który dzieli tę sama lokalizację z zewnętrznym i najszerszym pierścieniem Saturna zwanym „pierścieniem E” (ang. E-ring). Astronomowie oszacowali, że około 30% wody pozostaje w tym rozmytym torusie wewnątrz którego krąży Enceladus, a 70% wody ucieka z niego – zasilając w wodę całe otoczenie Saturna.

W najbliższych latach Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie głównym instrumentem do badania oceanów na Enceladusie i odkrycia tego teleskopu mogą pomóc w przygotowaniu przyszłych misji satelitarnych w Układzie Słonecznym, które będą badać głębokość podpowierzchniowych oceanów, grubość pokrywy lodowej, itp.

 

Ilustracja wyjaśnia w jaki sposób jeden z księżyców Saturna (Enceladus) dostarcza wodę do całego systemu księżyców otaczających tą planetę z pierścieniami. Na zdjęciu ze spektrografu NIRSpec współpracującego z Teleskopem Webba zarejestrowano wyrzut obłoku/pióropusza składający się z pary wodnej (ang. plume - „pióropusz”) z okolic południowego bieguna Enceladusa aż na odległość ponad ~20 jego średnic (~10 tys. km). Natomiast moduł IFU w spektrografie NIRSpec pozwolił również uzyskać wgląd w to, jak woda z Enceladusa rozprzestrzenia się w otoczeniu Saturna. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hustak (STScI)

Ilustracja wyjaśnia w jaki sposób jeden z księżyców Saturna (Enceladus) dostarcza wodę do całego systemu księżyców otaczających tą planetę z pierścieniami. Na zdjęciu ze spektrografu NIRSpec współpracującego z Teleskopem Webba zarejestrowano wyrzut obłoku/pióropusza składający się z pary wodnej (ang. plume - „pióropusz”) z okolic południowego bieguna Enceladusa, aż na odległość ponad ~20 jego średnic (~10 tys. km). Natomiast moduł IFU w spektrografie NIRSpec pozwolił również uzyskać wgląd w to, jak woda z Enceladusa rozprzestrzenia się w otoczeniu Saturna.
Enceladus krąży wokół Saturna z okresem 33 godzin i za sobą rozpyla wodę w kształt torusa, czyli takiego obwarzanka w kolorze niebieskim na rysunku.
Moduł IFU (Integral Field Unit) w spektrografie NIRSpec jest połączeniem kamery fotograficznej i spektrografu. Podczas sesji obserwacyjnej IFU informacja z każdego piksela w polu widzenia jest zapisywana zarówno jako zdjęcie jak i widmo. Pozwala to na badanie, jak zmieniają się różne właściwości (np. skład chemiczny, pola prędkości, itp.) w danym obszarze przestrzeni.
Dzięki niezwykłej czułości modułu IFU zarejestrowano wiele linii widmowych wody pochodzących z torusa otaczającego Enceladusa oraz samego pióropusza wodnego. Ta niezwykła kolekcja widm uzyskanych jednocześnie z tego pióropusza jak i z torusa pozwoliła zrozumieć wzajemne ich powiązania. Na omawianej ilustracji w panelu z widmami w podczerwieni (zakres: 2,62-2,72μm) białe linie reprezentują dane obserwacyjne z Teleskopu Webba, zaś najlepsze dopasowania do modeli teoretycznych reprezentują linie w następujących kolorach: fioletowa linia – pióropusz wodny (ang. plume) wyrzucony z okolic południowego bieguna Enceladusa, zielona linia – obszar centralny wokół Enceladusa,
czerwona linia – otaczający torus.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hustak (STScI)

 

 

Więcej informacji:


Publikacja naukowa (zaakceptowana 17 maja 2023r. do publikacji w „Nature Astronomy”, link jest do wersji roboczej): JWST molecular mapping and characterization of Enceladus’ water plume feeding its torus


NASA: James Webb Telescope Maps Surprisingly Large Plume Jetting From Saturn’s Moon Enceladus
Wideo: Enceladus Torus and Plume
ESA: Webb maps surprisingly large plume jetting from Saturn’s moon Enceladus

Portal Urania:
(2022) Enceladus może być bardziej zamieszkiwalny niż sądzono
(2020) Ślady świeżego lodu na północnej półkuli Enceladusa
(2017) Enceladus posiada warunki sprzyjające życiu!


Źródło: NASA/ESA

Opracowanie: Ryszard Biernikowicz

Na dwuczęściowej ilustracji widać obłok/pióropusz (ang. plume) pary wodnej tryskający z okolic południowego bieguna Enceladusa (księżyc Saturna) aż na ponad ~20-krotność jego średnicy (~10 tys. km). Jest to zdjęcie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. W dodatkowym okienku „Enceladus (Cassini)” zaprezentowano zdjęcie tarczy ~505-km Enceladusa uzyskane przez satelitę Cassini, aby pokazać jak mały jest ten księżyc względem pióropusza wodnego sfotografowanego przez Teleskop Webba.
Jest to pierwsza, bezpośrednia obserwacja ilustrująca w jaki sposób ten pióropusz zasila w wodę cały układ księżyców Saturna i jego pierścienie. Astronomowie oszacowali, że około 30% wody pozostaje w rozmytym torusie zwanym też „pierścieniem E” (ang. E-ring), wewnątrz którego krąży Enceladus, a 70% wody ucieka z niego – zasilając w wodę całe otoczenie Saturna.
Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, i G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center); opracowanie zdjęcia - A. Pagan (STScI

Reklama