Cartographie moléculaire et caractérisation JWST du panache d'eau d'Encelade alimentant son tore

Jul 22, 2023

Encelade est une cible de choix dans la recherche de la vie dans notre système solaire, ayant un panache actif probablement connecté à un grand océan d'eau liquide sous la surface.

À l'aide de l'instrument sensible NIRSpec à bord du JWST, nous avons recherché des composés organiques et caractérisé la composition et la structure du panache. Les observations échantillonnent directement les émissions de fluorescence de H2O et révèlent un panache extraordinairement étendu (jusqu'à 10 000 km ou 40 rayons d'Encelade) à des températures cryogéniques (25 K) intégré dans un grand bain d'émission provenant du tore d'Encelade.

Figure 1 : Albédo géométrique de surface d'Encelade et émissions de vapeur d'eau détectées. a) Albédo géométrique de surface de l'hémisphère arrière normalisé par rapport à un modèle solaire réfléchi30. Le spectre montre plusieurs signatures fortes de la glace H2O, alors qu'aucune absorption n'est observée aux longueurs d'onde attendues pour la glace CO2, CO ou NH3. b) Modèle du dégazage d'eau observé, dans lequel 4 régions distinctes sont identifiées : la région centrale (cercle orange) dans 7 rayons d'Encelade (RE) ; la région intérieure du panache entre 7 et 30 RE ; la région étendue du panache (contour bleu) vers le Sud et entre 30 et 38 RE ; et la région de fond du tore (contour rose) vers le Nord et entre 30 et 38 RE. c) Données (lignes noires) et modèle (lignes colorées) des émissions de fluorescence H2O dans les quatre régions du panneau b, décalées verticalement pour plus de clarté. Le nombre de molécules récupérées pour chaque région est également indiqué. Tous les modèles sont compatibles avec une température de rotation de 25 ±3K. — astro-ph.EP

Curieusement, le taux de dégazage observé (300 kg/s) est similaire à celui dérivé d'observations rapprochées avec Cassini il y a 15 ans, et la densité du tore est cohérente avec les mesures spatiales antérieures non résolues avec Herschel il y a 13 ans, ce qui suggère que la vigueur de l'éruption de gaz d'Encelade a été relativement stable sur des échelles de temps décennales.

L'émission d'eau est observée sur tout le champ de vision, révélant un immense panache d'eau émanant d'Encelade qui alimente un tore de fond étendu autour de Saturne. a) Les observations échantillonnent l'hémisphère arrière d'Encelade et le bord du tore, où RS fait référence au rayon moyen de Saturne. b) À chaque spaxel (0,1″×0,1″), la densité de la colonne H2O a été extraite des émissions de fluorescence moléculaire observées dans la plage de 2,62 à 2,72 μm. Encelade a un diamètre de 0,07 pouce (plus petit qu'un spaxel), et l'image continue de la fonction d'étalement de point (PSF) est montrée dans l'encadré. Des rayures diagonales résiduelles sont observées, que nous soupçonnons d'avoir des effets de détecteur. en accord avec les données — astro-ph.EP

Ce niveau d'activité est suffisant pour maintenir une densité de colonne dérivée de 4,5 × 1017 m-2 pour le tore équatorial englobant, et établit Encelade comme la principale source d'eau à travers le système saturnien. Nous avons effectué des recherches pour plusieurs gaz autres que l'eau (CO2, CO, CH4, C2H6, CH3OH), mais aucun n'a été identifié dans les spectres.

À la surface de l'hémisphère arrière, nous observons de fortes caractéristiques de glace H2O, y compris sa forme cristalline, mais nous ne récupérons pas les signatures de glace CO2, CO ou NH3 à partir de ces observations. Alors que nous nous préparons à envoyer de nouveaux engins spatiaux dans le système solaire externe, ces observations démontrent la capacité unique de JWST à fournir un soutien essentiel à l'exploration de corps glacés lointains et de panaches cryovolcaniques.

Villanueva GL, Hammel HB, Milam SN, Kofman V, Faggi S, Glenn CR, Cartwright R, Roth L, Hand KP, Paganini L, Spencer J, Stansberry J, Holler B, Rowe-Gurney N, Protopapa, Strazzulla G, Liuzzi G, Cruz-Mermy M, El Moutamid G, Hedman M, K. Denny

Commentaires : Accepté pour publication dans Nature Astronomy le 17 mai 2023Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)Citer comme : arXiv:2305.18678 [astro-ph.EP] (ou arXiv:2305.18678v1 [astro-ph.EP] pour cette version)Historique des soumissionsDe : Geronimo Villanueva[v1] mar. 30 mai 202 3 01:34:57 UTC (1 373 Ko)https://arxiv.org/abs/2305.18678Astrobiologie

Co-fondateur de SpaceRef, membre du Explorers Club, ex-NASA, équipes extérieures, journaliste, espace et astrobiologie, grimpeur décédé.