Revelando la superficie rica en carbono y la atmósfera de CO2 de Callisto con JWST

Revelando la superficie rica en carbono y la atmósfera de CO2 de Callisto con JWST

Espectros JWST/NIRSpec integrados e incertidumbres de 1σ (barras de error grises) de los hemisferios principal (púrpura) y posterior (rojo) de Calisto, normalizados a 1–3,82 μm y desplazados verticalmente para mayor claridad. La matriz G395H tiene una amplia brecha de longitud de onda de aproximadamente 0,1 μm, que cambia entre aproximadamente 4 y 4,2 μm en los 29 cortes de imagen de las IFU de NIRSpec. Algunos de los cortes de imágenes que cubren el disco de Calisto incluyen una cobertura de longitud de onda entre ~4 y 4,2 μm, que se muestran aquí para los hemisferios delantero (azul brillante) y trasero (naranja brillante) de Calisto. Todas las características espectrales identificadas en este estudio están etiquetadas, con líneas discontinuas que indican sus longitudes de onda centrales. Los elementos con composiciones confirmadas tienen etiquetas en negrita, mientras que los elementos débiles, o aquellos con múltiples interpretaciones compositivas, están en cursiva y seguidos de signos de interrogación. Las posibles bandas y estructura espectral en longitudes de onda >4,98 µm pueden resultar de artefactos de calibración de datos y no se analizan en este estudio. El recuadro muestra un primer plano del rango de longitud de onda de 4,19 a 4,42 μm, destacando las características del CO2 que identificamos y los diferentes centros de banda para 12CO2 en el hemisferio frontal (4,254 μm) y trasero (4,250 μm) de Calisto, así como una característica cercana a 4,3 μm que podría resultar de un isótopo de CO2 o podría ser una línea solar residual (Apéndice A.3). — astro-ph.EP

Analizamos cubos espectrales de los hemisferios delantero y trasero de Calisto, recopilados con la Unidad de Campo Integrada NIRSpec (G395H) del Telescopio Espacial James Webb.

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Estos datos resueltos espacialmente muestran fuertes bandas de absorción de 4,25 micrones resultantes del estado sólido. 12CO2con las características espectrales más fuertes en latitudes bajas cerca del centro de su hemisferio trasero, consistente con la producción radiolítica estimulada por plasma magnetosférico que interactúa con H nativo2O mezclado con compuestos de carbono. Detectamos CO2 Líneas de emisión vibratorias de entre 4,2 y 4,3 micrones en ambos hemisferios, lo que confirma la presencia general de CO.2 gas en la fina atmósfera de Calisto.

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Estos resultados representan la primera detección de CO2 gas en la parte trasera de Callisto. La distribución de CO2 el gas se desplaza desde la región subsolar de cada hemisferio, lo que sugiere que la pulverización catódica, la radiólisis y los procesos geológicos ayudan a mantener la atmósfera de Calisto. Detectamos una banda de absorción de 4,38 micras que probablemente resulta de una 13CO2. Una banda de absorción prominente de 4,57 micrones que podría resultar de compuestos orgánicos que contienen CN está presente y es significativamente más fuerte en el hemisferio principal de Calisto, a diferencia de 12CO2lo que sugiere que estas dos características espectrales están espacialmente antiasociadas.

La distribución de la banda de 4,57 micrones es más consistente con un origen nativo y/o una acumulación de polvo de los satélites irregulares de Júpiter. Otras características de absorción más sutiles podrían resultar de materiales orgánicos que contienen CH, CO, sulfuro de carbonilo (OCS) y minerales que contienen Na. Estos resultados resaltan la necesidad de trabajo preparatorio de laboratorio y mejoras en los modelos de interacción superficie-atmósfera para comprender mejor la química del carbono en las lunas heladas de Galileo antes de la llegada de la nave espacial Europa Clipper de la NASA y la nave espacial JUICE de la ESA.

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Richard J. Cartwright, Geronimo L. Villanueva, Bryan J. Holler, Maria Camarca, Sara Faggi, Marc Neveu, Lorenz Roth, Ujjwal Raut, Christopher R. Glein, Julie C. Castillo-Rogez, Michael J. Malaska, Dominique Bockelee- Morvan, Tom A. Nordheim, Kevin P. Hand, Giovanni Strazzulla, Yvonne J. Pendleton, Katherine de Kleer, Chloe B. Beddingfield, Imke de Pater, Dale P. Cruikshank, Silvia Protopapa

Comentarios: Aceptado en AAS Planetary Science Journal, enero de 2024
Asignaturas: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2401.17236 [astro-ph.EP] (o arXiv:2401.17236v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
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Por: Richard Cartwright
[v1] Martes 30 de enero de 2024 6:25:05 p. m. UTC (15,983 KB)
https://arxiv.org/abs/2401.17236
Astrobiología

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