JWST对土卫二水羽流及其环带的分子制图与表征
地球与行星天体物理
2023-05-31 v1
摘要
土卫二是我们太阳系内搜寻生命的主要目标，其拥有很可能连接大型液态水地下海洋的活跃羽流。利用JWST上灵敏的NIRSpec仪器，我们搜寻了有机化合物并表征了羽流的组成与结构。观测直接采样了H2O的荧光发射，揭示了一个嵌入源自土卫二环带的大片发射体中、处于低温（25 K）且异常延展（长达10,000 km或40个土卫二半径）的羽流。有趣的是，观测到的出气速率（300 kg/s）与15年前Cassini近距离观测所得结果相近，且环带密度与13年前Herschel空间未分辨测量一致，表明土卫二气体喷发的强度在数十年时间尺度上相对保持稳定。这一活动水平足以维持所推导的嵌入赤道环带柱密度4.5x10^17 m^-2，并确立土卫二作为整个土星系统水的主要来源。我们搜寻了若干非水气体（CO2、CO、CH4、C2H6、CH3OH），但在光谱中均未识别到。在尾随半球表面，我们观测到强烈的H2O冰特征，包括其结晶形态，然而从这些观测中我们未能恢复出CO2、CO及NH3冰的谱征。在准备向太阳系外发射新航天器之际，这些观测展示了JWST在为探索遥远冰体及低温火山羽流提供关键支持方面的独特能力。
引用
@article{arxiv.2305.18678,
title = {JWST molecular mapping and characterization of Enceladus' water plume feeding its torus},
author = {G. L. Villanueva and H. B. Hammel and S. N. Milam and V. Kofman and S. Faggi and C. R. Glein and R. Cartwright and L. Roth and K. P. Hand and L. Paganini and J. Spencer and J. Stansberry and B. Holler and N. Rowe-Gurney and S. Protopapa and G. Strazzulla and G. Liuzzi and G. Cruz-Mermy and M. El Moutamid and M. Hedman and K. Denny},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.18678},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in Nature Astronomy on May 17th 2023