Kilka lat temu astronomowie myśleli, że znaleźli delikatne pierścienie wokół księżyca Saturna Rhea. Teraz nowe obserwacje wykazały coś zupełnie nieoczekiwanego wokół Rhea: atmosferę tlenową. W marcu tego roku statek kosmiczny Cassini przeleciał blisko Rei i zarejestrował dane pokazujące cienką atmosferę złożoną z tlenu i dwutlenku węgla.
Źródło tlenu tak naprawdę nie jest niespodzianką: gęstość Rhea wynosząca 1,233 razy gęstość ciekłej wody sugeruje, że Rhea to trzy czwarte lodu i jedna czwarta skały. Wąska atmosfera księżyca jest utrzymywana przez trwający chemiczny rozkład lodowatej wody na powierzchni Księżyca przez napromieniowanie z magnetosfery Saturna.
Niedawno wykryto także tlen w atmosferach dwóch księżyców Jowisza, Europy i Ganymede. Ponieważ tlen jest głównym składnikiem atmosfery otaczającej pierścienie Saturna, astronomowie sądzą, że mogą istnieć podobne atmosfery wokół innych lodowych księżyców, krążących wokół magnetosfery Saturna.
„Nowe wyniki sugerują, że aktywna, złożona chemia związana z tlenem może być dość powszechna w całym Układzie Słonecznym, a nawet w naszym wszechświecie”, powiedział główny autor Ben Teolis, naukowiec z zespołu Cassini z Southwest Research Institute w San Antonio. „Taka chemia może być warunkiem życia. Wszystkie dowody Cassini wskazują, że Rhea jest zbyt zimna i pozbawiona płynnej wody niezbędnej do życia, jakie znamy. ”
Oczywiście, zawsze istnieje możliwość życia, którego nie znamy.
I na Księżycu musi być jakaś substancja organiczna - czyli związki węgla. Źródło dwutlenku węgla w atmosferze Rhea nie jest jeszcze znane, ale jego obecność sugeruje, że na powierzchni Księżyca zachodzą reakcje radiolizy między utleniaczami i substancjami organicznymi.
O ile którekolwiek z tych nowych odkryć ma związek z wykluczoną hipotezą dotyczącą pierścieni wokół Rhea, Teolis powiedział Space Magazine, że wciąż jest wiele do powiedzenia na temat środowiska Rhei. „Wyczerpanie elektronów jest obecnie niewyjaśnione” - powiedziała Teolis w e-mailu. Ostry, symetryczny spadek elektronów wykryty wokół Rhea był początkowym odkryciem teorii pierścienia. „Nasze obecne myślenie jest takie, że może być związane z jonizacją atmosfery, być może w połączeniu z ładowaniem elektrostatycznym powierzchni Rhea, ale nie mam w tej chwili ostatecznej odpowiedzi. Interakcja atmosfera-magnetosfera jest złożonym problemem i jej rozwiązanie zajmie trochę czasu. Ale po raz pierwszy w lodowatym księżycu odkrycia Cassiniego dają nam okno obserwacyjne in situ na tę interakcję, której zrozumienie jest nadal wysoce teoretyczne. Pracujemy nad tym."
Najnowsze dane pochodzą z jonowego i neutralnego spektrometru masowego Cassini oraz spektrometru plazmowego Cassini podczas lotów w locie 26 listopada 2005 r., 30 sierpnia 2007 r. I 2 marca 2010 r. Spektrometr jonów i neutralnych mas zaobserwował szczytową gęstość tlenu około 50 miliardów cząsteczek na metr sześcienny (1 miliard cząsteczek na stopę sześcienną). Wykrył szczytową gęstość dwutlenku węgla około 20 miliardów cząsteczek na metr sześcienny (około 600 milionów cząsteczek na stopę sześcienną).
Spektrometr plazmowy dostrzegł wyraźne ślady przepływających strumieni jonów dodatnich i ujemnych, których masy odpowiadały jonom tlenu i dwutlenku węgla.
Naukowcy powiedzieli, że tlen wydaje się unosić do atmosfery, gdy pole magnetyczne Saturna obraca się nad Rheą. Cząsteczki energetyczne uwięzione w polu magnetycznym planety pieprzają lodową powierzchnię księżyca. Powodują reakcje chemiczne, które rozkładają powierzchnię i uwalniają tlen.
Teolis powiedział, że uwalnianie tlenu przez napromienianie powierzchni może pomóc w stworzeniu warunków sprzyjających życiu w lodowatym ciele innym niż Rhea, które ma pod powierzchnią płynną wodę. Jeśli tlen i dwutlenek węgla z powierzchni mogłyby w jakiś sposób zostać przetransportowane do oceanu pod powierzchnią, zapewniłoby to znacznie bardziej przyjazne środowisko dla tworzenia bardziej złożonych związków i życia.
Naukowcy nie są pewni, w jaki sposób uwalniany jest dwutlenek węgla. Może to być wynik „suchego lodu” uwięzionego w pierwotnej mgławicy słonecznej, jak ma to miejsce w przypadku komet, lub może być to spowodowane podobnymi procesami napromieniania działającymi na cząsteczki organiczne uwięzione w lodzie wodnym Rhea. Dwutlenek węgla może również pochodzić z materiałów bogatych w węgiel osadzonych przez maleńkie meteory, które bombardowały powierzchnię Rhei.
„Rhea okazuje się być znacznie bardziej interesująca, niż się spodziewaliśmy”, powiedziała Linda Spilker, naukowiec projektu Cassini w JPL. „Odkrycie Cassiniego podkreśla bogatą różnorodność księżyców Saturna i daje nam wskazówki, jak powstały i ewoluowały”.
Te badania pojawiają się w numerze Science Express z 25 listopada 2010 r.
Źródła: Science, JPL, wymiana e-maili z Teolis
