Observatoř Herschel spojila vodu na Jupiteru s dopadem komety
Evropská kosmická observatoř Herschel vyřešila dlouhé roky přetrvávající záhadu týkající se původu vody v horních vrstvách atmosféry planety Jupiter. Našla totiž důkaz o tom, že sem byla dopravena během dramatického dopadu komety Shoemaker-Levy 9 v červenci 1994.
V průběhu úchvatné týden trvající srážky postupně vstoupil řetěz čítající 21 úlomků komety do atmosféry jižní polokoule Jupitera. V atmosféře pak vznikly tmavé skvrny, které zde zůstaly pozorovatelné několik týdnů.
Pozoruhodná událost byla prvním přímým sledování mimozemské kolize ve sluneční soustavě. Na celém světě ji pečlivě pozorovali amatérští i profesionální astronomové s pomocí pozemních dalekohledů i Hubbleova kosmického teleskopu na oběžné dráze Země.
V roce 1995 byla vypuštěna do vesmíru observatoř ESA ISO (Infrared Space Observatory), která se stala prvním zařízením schopným detekovat a studovat vodu v horních vrstvách atmosféry Jupitera. Už tehdy bylo široce spekulováno, že tato voda může pocházet právě z komety Shoemaker-Levy 9, ale přímý důkaz nebyl po ruce.
Vědci byli schopni vyloučit interní zdroj jako například vodu ze spodních vrstev atmosféry. Vodní páry totiž nejsou schopné překonat „chladnou past“, která odděluje stratosféru od viditelné vrstvy oblačnosti v troposféře pod ní.
Proto bylo jasné, že voda do stratosféry Jupitera musela dorazit odněkud zvenčí. Ale nalezení přesné odpovědi na to, odkud, trvalo více než patnáct let. Až observatoř Herschel se svými citlivými infračervenými přístroji dokázala zmapovat vertikální i horizontální rozložení vodního chemického obrazu.
Pozorování odhalila, že na jižní polokouli Jupitera je dvakrát až třikrát více vody než na severní. A že většina z ní je koncentrována kolem oblastí zásahů úlomků komety v roce 1994. Navíc se voda nachází jen v nejvyšších výškách atmosféry.
„Právě jen observatoř Herschel byla schopná poskytnout tak podrobné spektrální zobrazení, že jsme díky němu mohli najít chybějící článek mezi vodou v atmosféře planety Jupiter a dopadem komety Shoemaker-Levy 9 v roce 1994,“ uvádí Thibault Cavalié z Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, který na toto téma napsal práci publikovanou v časopise Astronomy and Astrophysics.
„Podle našich modelů je více než 95 procent vody ve stratosféře právě kometárního původu.“
Dalším možným zdrojem vody je nepřetržitý „déšť“ drobných částic meziplanetárního prachu, který by zasahoval Jupiter. Ale v takovém případě by byla voda rovnoměrně rozdělena kolem celé planety a pravděpodobně by pronikla i do nižších vrstev atmosféry.
Stejně tak mohl některý z Jupiterových ledových měsíců dopravit vodu na planetu skrze gigantické výtrysky páry: takové pozorovala i observatoř Herschel u měsíce Enceladus. Ale i tato hypotéza byla vyloučena. Žádný z Jupiterových velkých měsíců totiž není v takové pozici, aby dokázal dopravit vodu do oblastí, kde byla pozorována.
Finally, the scientists were able to rule out any significant contributions from recent small impacts spotted by amateur astronomers in 2009 and 2010, along with local variations in the temperature of Jupiter’s atmosphere.
Shoemaker-Levy 9 is the only likely culprit.
“All four giant planets in the outer Solar System have water in their atmospheres, but there may be four different scenarios for how they got it,” says Dr Cavalié. “For Jupiter, it is clear that Shoemaker-Levy 9 is by far the dominant source, even if other external sources may contribute also.”
“Thanks to Herschel’s observations, we have now linked a unique comet impact – one that was followed in real time and which captured the public’s imagination – to Jupiter’s water, finally solving a mystery that has been open for nearly two decades,” adds Göran Pilbratt, ESA’s Herschel project scientist.
The observations made in this study foreshadow those planned for ESA’s future Jupiter Icy moons Explorer mission launching towards the Jovian system in 2022, where it will map the distribution of Jupiter’s atmospheric ingredients in even greater detail.
Notes for Editors
“The spatial distribution of water in the stratosphere of Jupiter from Herschel-HIFI and –PACS observations,” by T. Cavalié et al. is published in Astronomy & Astrophysics, 553, A21, May 2013.
The observations were obtained under the Herschel Guaranteed Time Key Programme “Water and related chemistry in the Solar System”. HIFI observations were taken in July 2010 and PACS observations were made in October 2009 and December 2010. The results were complemented with data on the stratospheric temperature of Jupiter taken at NASA’s Infrared Telescope Facility taken during the same period.
Herschel is an ESA space observatory with science instruments provided by European-led Principal Investigator consortia and with important participation from NASA.
For further information, please contact:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
Thibault Cavalié
Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux (joint research unit of the CNRS-INSU and University Bordeaux, France)
Tel: +33 5 57 77 61 24
Email: cavalie@obs.u-bordeaux1.fr
Göran Pilbratt
ESA Herschel Project Scientist
Tel: +31 71 565 3621
Email: gpilbratt@rssd.esa.int
