利用JWST揭示木卫四的富碳表面和CO2大气
地球与行星天体物理
2024-01-31 v1
摘要
我们分析了利用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）上的NIRSpec积分场单元（G395H）收集的木卫四前导半球和后随半球的光谱立方体。这些空间分辨数据显示了由固态12CO2产生的强烈4.25微米吸收带，最强的光谱特征位于其后随半球中心附近的低纬度地区，这与磁层等离子体与含碳化合物混合的天然H2O相互作用所激发的辐射分解产生一致。我们在两个半球上都探测到了4.2至4.3微米之间的CO2振转发射线，证实了木卫四稀薄大气中全球性存在CO2气体。这些结果代表了首次在木卫四后随侧探测到CO2气体。CO2气体的分布偏离了任一半球上的日下点区域，表明溅射、辐射分解和地质过程有助于维持木卫四的大气。我们探测到一个4.38微米的吸收带，很可能由固态13CO2引起。一个显著的4.57微米吸收带，可能由含CN有机物引起，存在于木卫四的前导半球，且强度明显更强，这与12CO2不同，表明这两个光谱特征在空间上是反相关的。4.57微米带的分布更符合天然起源和/或来自木星不规则卫星的尘埃积累。其他更细微的吸收特征可能来自含CH有机物、CO、羰基硫（OCS）和含钠矿物。这些结果突显了在NASA的Europa Clipper和ESA的JUICE探测器抵达之前，需要进行预备性的实验室工作并改进表面-大气相互作用模型，以更好地理解冰冷伽利略卫星上的碳化学。
引用
@article{arxiv.2401.17236,
title = {Revealing Callisto's carbon-rich surface and CO2 atmosphere with JWST},
author = {Richard J. Cartwright and Geronimo L. Villanueva and Bryan J. Holler and Maria Camarca and Sara Faggi and Marc Neveu and Lorenz Roth and Ujjwal Raut and Christopher R. Glein and Julie C. Castillo-Rogez and Michael J. Malaska and Dominique Bockelee-Morvan and Tom A. Nordheim and Kevin P. Hand and Giovanni Strazzulla and Yvonne J. Pendleton and Katherine de Kleer and Chloe B. Beddingfield and Imke de Pater and Dale P. Cruikshank and Silvia Protopapa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.17236},
year = {2024}
}
备注
Accepted in AAS Planetary Science Journal, January 2024