JWST トーラスに栄養を与えるエンケラドゥスの水柱の分子マッピングと特性評価

エンケラドゥスは、太陽系における生命探査の主要な標的であり、地下の巨大な液体の水につながっている可能性が高い活発なプルームを持っています。

JWST に搭載された高感度 NIRSpec 装置を使用して、有機化合物を検索し、プルームの組成と構造を特徴付けました。 この観測では、H2Oの蛍光発光を直接サンプリングし、エンケラドゥスのトーラスから発生する大きな発光層の中に埋め込まれた、極低温(25K)での非常に広範囲のプルーム(最大10,000kmまたはエンケラドゥスの半径40まで)を明らかにした。

図 1: エンケラドゥスの表面の幾何学的アルベドと検出された水蒸気の放出。 a) 反射太陽モデルに関して正規化された後続半球の表面幾何学的アルベド 30。 スペクトルは、H2O 氷のいくつかの強い兆候を示していますが、CO2、CO、または NH3 氷の予想される波長では吸収は観察されません。 b) 観察された水のガス放出のモデル。4 つの異なる領域が特定されています。エンセラドゥス半径 (RE) 7 以内の中心領域 (オレンジ色の円)。 7～30REの間の内部プルーム領域。 南に向かって南東30度から38度の間に広がったプルーム領域（青い等高線）。 北東方向のトーラス背景領域 (ピンクの等高線) と南緯 30 度から 38 度の間。 c) パネル b の 4 つの領域内の H2O 蛍光発光のデータ (黒い線) とモデル (色付きの線) は、明確にするために垂直方向に移動されています。 各領域で取得された分子の数も示されます。 すべてのモデルは 25 ±3K の回転温度に準拠しています。 — astro-ph.EP

興味深いことに、観測されたガス放出速度 (300 kg/s) は、15 年前のカッシーニによる近接観測から得られたものと類似しており、トーラス密度は、13 年前のハーシェルによる以前の空間的に未分解の測定結果と一致しており、エンケラドゥスからのガス噴出は、数十年にわたる時間スケールにわたって比較的安定しています。

水の放出が視野全体にわたって観察され、土星の周りの拡張された背景トーラスに影響を与えているエンケラドゥスから発する巨大な水柱が明らかになりました。 a) 観測では、エンケラドゥスの後半球とトーラスの端がサンプリングされます。ここで、RS は土星の平均半径を指します。 b) 各スパセル (0.1 インチ×0.1 インチ) で、2.62 ～ 2.72 μm の範囲で観察された分子蛍光発光から H2O カラム密度が取得されました。 エンケラドゥスは直径 0.07 インチ (スパセルより小さい) で、点像分布関数 (PSF) の連続画像が差し込みボックスに示されています。若干の残留斜め縞が観察されますが、これは検出器の効果に起因すると思われます。c ) 図 1b に示すように、プルームとトーラス背景放射からなる 2 つのコンポーネントを備えたモデル 30 は、観測結果をよく再現します。 d) 観測結果からガス放出モデルを差し引くことで残差画像が計算され、データとの近似が明らかになりました。 . — astro-ph.EP

このレベルの活動は、埋め込まれている赤道トーラスの導出柱密度 4.5 × 1017 m-2 を維持するのに十分であり、エンケラドゥスが土星系全体の主要な水源として確立されています。 いくつかの非水ガス (CO2、CO、CH4、C2H6、CH3OH) の検索を実行しましたが、スペクトルではどれも特定されませんでした。

後続半球の表面では、その結晶形態を含む強力な H2O 氷の特徴が観察されますが、これらの観察からは CO2、CO、または NH3 氷の痕跡は回収されません。 新しい探査機を太陽系外縁部に送り込む準備を進める中、これらの観測は、遠くの氷天体や極氷火山プルームの探査に重要なサポートを提供するという JWST のユニークな能力を実証しています。

ビジャヌエバ GL、ハンメル HB、ミラム SN、コフマン V、ファッジ S、グレン CR、カートライト R、ロス L、ハンド KP、パガニーニ L、スペンサー J、スタンスベリー J、ホラー B、ロウ N ガーニー、S. プロトポープ、G.ストラズーラ、G. リウッツィ、G. クルーズ＝マーミー、M. エル・ムータミド、M. ヘドマン、K. デニー

コメント: 2023 年 5 月 17 日に Nature Astronomy に掲載するために受理されました主題: 地球と惑星の天体物理学 (astro-ph.EP)引用: arXiv:2305.18678 [astro-ph.EP] (または arXiv:2305.18678v1 [astro-ph.EP])このバージョンの)提出履歴差出人: Geronimo Villanueva[v1] 2023 年 5 月 30 日火曜日 01:34:57 UTC (1,373 KB)https://arxiv.org/abs/2305.18678Astrobiology

SpaceRef 共同創設者、エクスプローラーズ クラブ フェロー、元 NASA、アウェイ チーム、ジャーナリスト、宇宙と宇宙生物学、失踪した登山家。