Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Voda v Saturnových prstencích a měsících je podobná pozemské

Voda v Saturnových prstencích a měsících je podobná pozemské

Planeta Saturn v oboru infračerveného záření
Autor: NASA/JPL/ASI/University of Arizona/University of Leicester

Na základě použití nové metody pro dálkové měření poměru izotopů vody a oxidu uhličitého astronomové zjistili, že voda v Saturnových prstencích a jeho měsících je neočekávaně podobná vodě na Zemi. Výjimku představuje Saturnův měsíc Phoebe, kde je voda mnohem odlišnější v porovnání s doposud studovanými tělesy ve Sluneční soustavě. Studie vede k závěru, že potřebujeme upravit modely vzniku Sluneční soustavy, protože nová pozorování jsou v rozporu se současnými představami.

Zjištěné závěry publikoval vedoucí vědecký pracovník Roger N. Clark z Planetary Science Institute ve vědeckém časopise Icarus pod názvem „Isotopic Ratios of Saturn's Rings and Satellites: Implications for the Origin of Water and Phoebe“. Spoluautory studie jsou Robert H. Brown (University of Arizona), Dale P. Cruikshank (NASA) a Gregg A. Swayze (USGS).

Izotopy jsou rozdílné formy prvků, které se liší pouze počtem neutronů. Přidáním neutronu zvýšíme hmotnost prvku, což může změnit procesy vzniku planet, komet nebo měsíců. Voda se skládá ze dvou atomů vodíku (H) a jednoho atomu kyslíku (O) – chemická značka vody je H2O. Pokud dodáme neutron k jednomu atomu vodíku, vznikne tzv. deuterium (D) a hmotnost molekuly vody HDO se zvýší přibližně o 5 %. Tyto malé izotopické rozdíly mají za následek změny při vzniku planet, měsíců a komet a mění se vypařování vody po jejich vzniku. Poměr množství deuteria k vodíku (D/H) je jakýmsi „otiskem prstů“ podmínek, které panovaly v době vzniku těles včetně teploty a jejích změn v průběhu času. Vypařování vody zvyšuje poměr deuteria ve zbývajícím prostředí.

Z dosavadních modelů vzniku Sluneční soustavy vyplývá, že poměr D/H by měl být ve studených vnějších oblastech naší soustavy mnohem vyšší než v teplejším prostředí blíže ke Slunci, kde se zformovala naše Země. Deuterium je mnohem více zastoupeno ve studených molekulárních oblacích. Některé modely předpokládají, že poměr D/H by mohl být 10× vyšší pro planetu Saturn v porovnání se Zemí. Avšak nová měření ukázala, že to není případ Saturnových prstenců a jeho satelitů – s výjimkou měsíce Phoebe.

Planeta Saturn v oboru infračerveného záření pohledem přístroje VIMS na palubě sondy Cassini a Saturnův měsíc Phoebe Autor: NASA, JPL, VIMS Team, ISS Team, U. Arizona, D. Machacek, U. Leicester
Planeta Saturn v oboru infračerveného záření pohledem přístroje VIMS na palubě sondy Cassini a Saturnův měsíc Phoebe
Autor: NASA, JPL, VIMS Team, ISS Team, U. Arizona, D. Machacek, U. Leicester
Objev nezvyklého poměru izotopů deuteria a vodíku D/H pro Saturnův měsíc Phoebe znamená, že připutoval ze vzdálenějších vnějších oblastí Sluneční soustavy. „Poměr D/H pro měsíc Phoebe má nejvyšší hodnotu naměřenou ve Sluneční soustavě, z čehož vyplývá, že pochází z velmi studených oblastí Sluneční soustavy daleko za Saturnem,“ říká Roger N. Clark.

Astronomové rovněž změřili poměr izotopů uhlíku-13 ku uhlíku-12 (13C/12C) u Saturnových měsíců Iapetus a Phoebe. Iapetus, jehož poměr D/H je rovněž podobný jako u Země, má také hodnoty 13C/12C blízké pozemským, zatímco Phoebe má téměř 5× vyšší hodnoty poměru izotopů uhlíku. Přítomnost oxidu uhličitého určuje limity, jak moc se mohl měsíc Phoebe po svém vzniku odpařit. Zůstává pouze možnost, že se Phoebe zformoval ve velmi studených vnějších oblastech Sluneční soustavy – mnohem dále než Saturn – později byl nasměrován dovnitř, kde byl zachycen planetou Saturn. Jak daleko od Slunce leží místo zrodu měsíce Phoebe, to zatím nevíme. V současné době nejsou k dispozici žádná měření poměru 13C/12C nebo D/H pro ledový povrch Pluta či některého tělesa z oblasti Kuiperova pásu. Avšak nová metodika nám brzy umožní uskutečnit taková měření ledových povrchů i u vzdálených těles.

Měření byla uskutečněna pomocí přístroje Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) na palubě kosmické sondy Cassini v průběhu její mise u Saturnu. Vylepšená kalibrace přístroje dokončená počátkem roku 2018 poskytla přesnost potřebnou k těmto měřením světla odraženého od povrchu prstenců a měsíců. Nová metoda měření poměru izotopů na povrchu pevných těles, jako je vodní led nebo zmrzlý oxid uhličitý, umožní použití dálkové reflexní spektroskopie při měření poměru izotopů i pro další tělesa napříč Sluneční soustavou, což povede k přesnějšímu ohraničení modelů vzniku Sluneční soustavy.

Hodnoty poměru D/H pro soustavu planety Saturn se blíží hodnotám Země, z čehož vyplývá, že vodní zdroje ve vnitřní i vnější oblasti Sluneční soustavy byly shodné a my musíme vypracovat nové modely, podle nichž změny od vnitřní ke vnější oblasti planetární soustavy budou menší.

Sonda NASA s názvem Europa Clipper bude rovněž využita k měření poměru izotopů ledu na povrchu Galileovských měsíců obíhajících kolem planety Jupiter. Roger N. Clark jako spolupracující vědecký pracovník mise doufá, že tato měření budou úspěšná.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] phys.org
[2] astrobiology.com

Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí



O autorovi

František Martinek

František Martinek

Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.

Štítky: Sonda Cassini, Planeta Saturn, Voda ve Sluneční soustavě


25. vesmírný týden 2024

25. vesmírný týden 2024

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 17. 6. do 23. 6. 2024. Měsíc bude v úplňku. Planety můžeme pozorovat pouze nízko na ranní obloze, nejvýše je Saturn a Mars. Aktivita Slunce je nižší, ale nová oblast se skvrnami to může rychle změnit. Pozorovatelé úkazů na obloze si všimli nočních svítících oblak i halových jevů. Starliner pokračuje v misi u ISS a očekáváme jeho přistání. Před dvaceti lety se začala psát historie soukromé kosmonautiky, když miniraketoplán SpaceShipOne dokázal dvakrát překonat výškovou hranici 100 km a tím otevřel dveře do kosmu i pro soukromé společnosti a turisty.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

C/2021 S3 PanSTARRS

Titul Česká astrofotografie měsíce za květen 2024 obdržel snímek „C/2021 S3 PanSTARRS“, jehož autorem je Miloš Gnida   Dnešní vítězný snímek soutěže Česká astrofotografie měsíce, který pořídil astrofotograf Miloš Gnida, nám přináší pohled hned na několik astronomických objektů. Jednak,

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

M20 Trifid Nebula & M8 Lagoon Nebula

M20, známá jako Trifid Nebula, a M8, známá jako Lagoon Nebula, jsou dvě z nejikoničtějších mlhovin na obloze, nacházející se v bohatém souhvězdí Střelce (Sagittarius). Trifid Nebula (M20) je nádhernou kombinací emisní, reflexní a temné mlhoviny, známá svými charakteristickými tmavými pruhy prachu, které ji rozdělují do tří hlavních částí, což jí dává její název. Tato mlhovina je jasným příkladem hvězdotvorné oblasti, kde nové hvězdy osvětlují okolní plyn a prach. Jen kousek odtud se nachází Lagoon Nebula (M8), rozsáhlá emisní mlhovina viditelná pouhým okem, která se vyznačuje svou jasnou září způsobenou ionizovaným vodíkem. Lagoon Nebula je domovem mnoha mladých hvězd a hvězdokup, včetně otevřené hvězdokupy NGC 6530. Obě mlhoviny jsou bohaté na detailní struktury a barevné kontrasty, což je činí oblíbenými objekty pro astrofotografii i amatérská pozorování.

Další informace »