Zonnestelsel Nieuws

Poollicht waargenomen op alle vier de grote manen van Jupiter

Astronomen van de W.M. Keck sterrenwacht op Mauna Kea op Hawaï hebben ontdekt dat poollicht op zichtbare golflengtes voorkomt op alle vier de grote manen van Jupiter: Io, Europa, Ganymedes en Callisto.

Io treedt in de schaduw van Jupiter. Artist rendering van zuurstof-, natrium- en kalium-aurora’s als Io de schaduw van Jupiter binnentreedt.
Io treedt in de schaduw van Jupiter. Artist rendering van zuurstof-, natrium- en kalium-aurora’s als Io de schaduw van Jupiter binnentreedt. Credit: Chris Faust

Een team astronomen van Caltech en de universiteit van Boston namen de manen waar in de schaduw van Jupiter zodat hun zwakke poollichten, veroorzaakt door het sterke magnetische veld van de gasreus zichtbaar was, zonder dat dit werd beïnvloed door zonlicht dat vanaf hun respectievelijke oppervlak werd gereflecteerd. Ze gebruikten voor hun waarnemingen de High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) van de Keck sterrenwacht in combinatie met hoge-resolutie spectrografen aan de Large Binocular Telescope en het Apache Point Observatory.

Het zijn moeilijke waarnemingen want de manen zijn in de schaduw van Jupiter nauwelijks zichtbaar. Het licht dat door de zwakke poollichten worden uitgezonden is de enige bevestiging dat de telescoop op de juiste plek is gericht. Aldus professor Katherine de Kleer van Caltech en hoofdauteur van een van de twee artikelen die op 16 februari 2023 in de Planetary Science Journal zijn verschenen.

Alle vier de Galileïsche manen vertonen dezelfde zuurstof-aurora’s die we ook aan de polen van de Aarde zien. Maar de gassen op de Jupitermanen zijn veel ijler waardoor ze een dieprode kleur krijgen die ongeveer 15 keer helderder is dan de gebruikelijke groene kleur.

Op Europa en Ganymedes verlicht zuurstof ook infraroodgolflengten, net iets roder dan het menselijk oog kan zien – het eerste optreden van dit fenomeen in de atmosfeer van een ander object dan de Aarde.

Bij Io, de binnenste grote maan van Jupiter, zijn de vulkanische pluimen van gas en stof enorm groot, honderden kilometers hoog. Deze pluimen bevatten zouten zoals natriumchloride en kaliumchloride, die afbreken en zo extra kleuren te produceren. Natrium geeft Io’s aurora dezelfde geeloranje gloed die we zien in stedelijke straatlantaarns. De nieuwe metingen tonen ook in infraroodlicht het voorkomen van kalium aan. Dit is nog nergens anders eerder gedetecteerd.

De helderheid van de verschillende kleuren van de aurora’s vertellen wetenschappers waar de atmosfeer van deze manen vermoedelijk uit bestaat. Ze ontdekten dat moleculaire zuurstof, net als wat we hier op Aarde inademen, waarschijnlijk het hoofdbestanddeel is van de ijzige atmosfeer van de manen.

De nieuwe metingen tonen minimaal bewijs voor water, wat een actief wetenschappelijk debat voedt over de vraag of de atmosferen van de manen van Jupiter significante hoeveelheden waterdamp bevatten. Momenteel wordt aangenomen dat de buitenste drie Galileïsche manen van Jupiter oceanen van vloeibaar water bevatten onder hun dikke ijzige oppervlakken, en er is voorlopig bewijs dat het water in de atmosfeer van Europa soms afkomstig kan zijn uit de oceaan of uit vloeistofreservoirs in de ijslaag.

Omdat het sterke magnetische veld van Jupiter gekanteld is, veranderen de aurora’s op deze manen in helderheid naarmate de planeet draait. Bovendien kunnen de atmosferen reageren op de snelle overgang van warm zonlicht naar de koude schaduw van Jupiter.

Binnen 15 minuten nadat Io in de schaduw van Jupiter is gekomen wordt het natriumsignaal erg zwak maar het duurt enkele uren om te herstellen nadat de maan weer in het zonlicht is verschenen. Deze nieuwe kenmerken zijn echt verhelderend voor het begrijpen van Io’s atmosferische chemie. Het is, volgens de onderzoekers, mooi dat verduisteringen door Jupiter een natuurlijk experiment bieden in te leren hoe zonlicht de atmosfeer beïnvloedt.

Nieuwe soorten aurora’s op de vier manen voegen een opwindend aspect toe aan wat al een gouden eeuw is voor fans van Jupiter dankzij de Juno-missie van de NASA en de James Webb Space Telescope. Als je het geluk hebt om de aurora’s hier op Aarde te zien sta dan eens stil bij hoe geweldig de show eruit zou kunnen zien als je omhoog zou kijken vanaf een van de manen van Jupiter.

Artikelen:

“The Optical Aurorae of Europa, Ganymede, and Callisto” by Katherine de Kleer, Zachariah Milby1, Carl Schmidt, Maria Camarca and Michael E. Brown, 16 February 2023, The Planetary Science Journal
DOI: 10.3847/PSJ/acb53c

“Io’s Optical Aurorae in Jupiter’s Shadow” by Carl Schmidt, Mikhail Sharov, Katherine de Kleer, Nick Schneider, Imke de Pater, Phillip H. Phipps, Albert Conrad, Luke Moore, Paul Withers, John Spencer, Jeff Morgenthaler, Ilya Ilyin, Klaus Strassmeier, Christian Veillet, John Hill and Mike Brown, 16 February 2023, The Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/ac85b0

Eerste publicatie: 18 februari 2023
Bron: SciTechDaily