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Sep 19, 2023

ウェッブ氏がエンケラドゥスの水蒸気プルームを観察

Encelado orbita attorno a Saturno rapidamente, con un periodo di soli 1,37 giorni terrestri.

エンケラドゥスがわずか 1.37 地球日の周期で土星の周りを急速に周回しているため、放出された水蒸気はその軌道に沿って周囲に広がり、巨大ガス惑星の周囲に大きなトーラスを形成します。

ウェッブの近赤外線カメラ (NIRCam) からの画像には、土星の衛星エンケラドゥスの南極から噴出する水蒸気プルームが示されています。 画像クレジット: NASA / ESA / CSA / STScI / G. Villanueva、NASA ゴダード宇宙飛行センター / A. Pagan、STScI。

エンケラドゥスは土星の衛星の中で 6 番目に大きく、直径は 505 km (314 マイル) です。

1789 年にドイツ生まれのイギリスの天文学者ウィリアム ハーシェルによって発見されたこの衛星は、地球外生命探査における太陽系の中で最も刺激的な科学的目標の 1 つです。

エンケラドゥスはおそらく土星系内で最大の水源であり、局所的な地質活動によって水やその他の物質が土星の軌道に噴射されます。

エンケラドゥスの地質活動に関する初期のヒントは、NASA のボイジャーと 1980 年代と 1990 年代の望遠鏡による観測によって提供され、エンケラドゥスの軌道と土星の最も外側で最も幅の広い環、つまり密集した E リングとの間に密接な関連があることが判明しました。

2005 年、NASA のカッシーニ宇宙船に搭載された複数の機器が、エンケラドゥスの南極地域の亀裂から噴出するガスと氷粒を発見しました。

エンケラドゥスの軌道に沿った水のトーラスは、ESA のハーシェル天文台によるサブミリメートル分光法によって最近観察されました。

カッシーニによる噴煙ガスの測定は、特定のフライバイ軌道に沿って質量分析を使用し、噴煙の内部領域 (200 km 未満) での恒星掩蔽を介して行われました。

対照的に、トーラスの測定値は空間的には分解されていませんでしたが、土星系全体に広く水蒸気が存在することが示されました。

プルームの氷粒子の流れは複数の時間スケールで変化しますが、蒸気の流れの変化は、それがトーラスの構造と進化にどのような影響を与えるかとともに、あまりよく理解されていません。

NASA ゴダード宇宙飛行センターのジェロニモ ビジャヌエバ博士らは、NASA/ESA/CSA ジェームス ウェッブ宇宙望遠鏡を使用してエンケラドゥスからの長距離にわたる分子放出を分析することにより、放出された水の分布を地図にまとめ、活動レベルを比較することができました。これはカッシーニの測定によって決定され、複数の軌道にわたって蓄積された可能性が高いプルームを超えた拡張物質雲とプルームの直接的な接続を確立します。

「データを見ていたとき、最初は自分が間違っているに違いないと思った。月の20倍以上の大きさの水プルームを検出したのは本当に衝撃的だった」とビヤヌエバ博士は語った。

「水プルームは、南極の放出領域をはるかに超えて、最大10,000キロメートル（6,000マイル）まで広がります。」

インフォグラフィックは、上部に土星、エンケラドゥス、およびそのトーラスの図、左下にエンケラドゥスの NIRCam 画像、右下に NIRSpec 機器からのスペクトルを示しています。 画像クレジット: NASA / ESA / CSA / STScI / L. Hustak、STScI / G. Villanueva、NASA ゴダード宇宙飛行センター。

研究者たちの興味をそそられた特徴は、噴煙の長さだけではありませんでした。

水蒸気が噴出する速度、毎秒約 79 ガロンも特に印象的です。

「エンケラドゥスが土星の周りを公転するのは比較的速く、わずか33時間です。エンケラドゥスが土星の周りを旋回するとき、月とそのジェットは基本的に水を吐き出し、その跡にほとんどドーナツのような後光を残します」とビヤヌエバ博士は述べた。 。

「ウェッブの観察では、プルームが大きかっただけでなく、いたるところに水が存在していました。」

「『どこにでも』出現したこのふわふわした水のドーナツは、トーラスとして説明され、土星のE環と同じ場所にあります。」

ウェッブの観測は、月の水蒸気プルームがどのようにしてトーラスに供給されるかを直接示しています。

著者らは、ウェッブのデータを分析することによって、水の約 30% がこのトーラス内に留まり、残りの 70% が脱出して土星系の残りの水系に供給されることを突き止めました。

「現在、ウェッブは、エンケラドゥスの巨大なプルーム全体で水が時間の経過とともにどのように進化し変化するかを直接測定する独自の方法を提供しています。ここで見られるように、私たちは新たな発見をし、その下にある海の組成についてさらに学ぶことになるでしょう。」と述べた。ステファニー・ミラム博士もNASAゴダード宇宙飛行センターの出身。

「ウェッブの波長範囲と感度、そしてこれまでのミッションから学んだことのおかげで、私たちの前には全く新しい機会が広がっています。」

この結果は今週、雑誌『Nature Astronomy』に掲載される。

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GL ビジャヌエバ 他 2023. JWST による分子マッピングと、そのトーラスに供給されるエンケラドゥスの水プルームの特性評価。 自然天文学、出版中