Вісник Астрономічної школи, 2011, том 7, № 1, с. 133–144

https://doi.org/10.18372/2411-6602.07.1133
Завантажити PDF
УДК 523.4

Асиметрія відбивних властивостей півкуль супутника Юпітера Європи

Відьмаченко А.П., Мороженко О.В., Клянчин А.І., Шавловський В.І., Іванов Ю.С., Костогриз Н.М.

Главная астрономическая обсерватория НАН Украины

Реферат

Обертання Європи навколо центральної планети сихронне. Передня півкуля значно яскравіша і менш забруднена “не крижаним” матеріалом, ніж задня. Високе альбедо супутника може свідчити про те, що лід на його поверхні достатньо чистий і утворений порівняно недавно: 1,5–30 млн. років тому. Порівняння знімків поверхні КА “Вояджер” і “Галілео” з невисокою просторовою роздільною здатністю практично не виявило помітних змін за 20 років між прольотами два КА. Але детальний аналіз спостережних даних з високою просторовою роздільною здатністю вказує на ряд особливостей на поверхні, які можуть свідчити про зміни її геологічних структур за цей час. Використовуючи наші спектральні спостереження галілеєвих супутників Юпітера в 2009 і 2010 рр. і спостереження інших авторів при різних значеннях орбітальних і сонячних фазових кутів в інтервалі довжин хвиль 346–750 нм було визначено спектральні значення геометричного альбедо для їх ведучих і ведених сторін. Підтвердилися високі геометричні альбедо в червоній ділянці спектру для Іо і Європи; для довжин хвиль <500 нм для Іо воно різко зменшується зі зменшенням довжини хвилі; для Ганімеда і Каллісто зменшення плавне, а для Європи градієнт зменшення займає проміжне положення. Такий характер зміни спектрального ходу альбедо поверхні Європи в деякій мірі можна пояснити випаданням сірки з Іо. Причому поглинання сіркою сильніше на веденій півкулі. Це вказує на те, що сірка на передній півкулі значно швидше “переробляється” метеоритним бомбардуванням, переходячи в підповерхневий шар реголіта.

Ключові слова: отражательные свойства поверхности спутников; асимметрия свойств полушарий Европы

Перелік посилань

  1. Видьмаченко А.П., Иванов Ю.С., Мороженко А.В. и др. Спектрополяриметр наземного супроводження Космического эксперимента “Планетный мониторинг” // Космічна наука і технологія. – 2007. – 13, № 1. – С.63–70.
  2. Відьмаченко А.П., Мороженко О.В., Клянчин А.І. Особливості морфології і геології поверхні супутника Юпітера Європи // Вісник Астрономічної школи. – 2011. – 7, № 1. – P.117–132. https://doi.org/10.18372/2411-6602.07.1117
  3. Allison M.L., Clifford M.S. Ice-covered water volcanism on Ganymede // J. Geophys. Res. – 1987. – 92. – P.7865–7876. https://doi.org/10.1029/jb092ib08p07865
  4. Anders E., Grevasse N. Abundances of the elements: Meteoritic and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – 53. – P.197–214. https://doi.org/10.1016/0016-7037(89)90286-x
  5. Calvin W.M., Clark R.N., Brown R.H., et al. Spectra of the icy galilean satellites from 0.2 to 5 μm – a compilation, new observations, and a recent summary // J. Geophys. Res. – 1995. – 100. – P.19041–19048. https://doi.org/10.1029/94je03349
  6. Carlson R.W. Anderson M.S., Mehlman R., et al. Distribution of hydrate on Europa: Further evidence for sulfuric acid hydrate // Icarus. – 2005. – 177, № 2. – P.461–471. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2005.03.026
  7. Carlson R.W., Calvin W.M., Dalton J.B., et al. Europa's Surface Composition // Europa. Edited by R.T.Pappalardo, W.B.McKinnon, K.K.Khurana. – 2009. – University of Arizona Press, Tucson. The University of Arizona space science. – 283 p.
  8. Carlson R.W., Johnson R.E., Anderson M.S. Sulfuric acid on Europa and the radiolytic sulfur cycle // Science. – 1999. – 286. – P.97–99. https://doi.org/10.1126/science.286.5437.97
  9. Carlson R.W., Weissman P.R., Smythe W.D., et al. Near-Infrared mapping spectrometer experiment on Galileo // Space Sci. Rev. – 1992. – 60. – P.457–502.
  10. Cassen P., Reynolds R.T., Peale S.J. Is there liquid water on Europa? // Geophys. Res. Lett. – 1979. – 6. – P.731–734. https://doi.org/10.1029/gl006i009p00731
  11. Cassen P.M., Peale S.J., Reynolds R.T. Structure and thermal evolution of the Galilean satellites // In Satellites of Jupiter. – 1982. – Ed. by D. Morrison. – Univ. of Ariz. Press, Tucson. – P.93–128.
  12. Clark B.E., Helfenstein P., Veverka J., et al. Multispectral terrain analysis from Galileo's of Europa first images // Icarus. – 1998. – 135, № 1. – P.95–106. https://doi.org/10.1006/icar.1998.5968
  13. Clark R.N. The spectral reflectance of water-mineral mixtures at low temperatures // Journal of Geophysical Research. – 1981. – 86. – P.3074–3086. https://doi.org/10.1029/jb086ib04p03074
  14. Clark R.N., McCord T.B. The Galilean satellites – New near-infrared spectral reflectance measurements /0.65–2.5 microns/ and a 0.325-5 micron summary // Icarus. – 1980. – 41, № 1. – P.323–339. https://doi.org/10.1016/0019-1035(80)90217-1
  15. Cook A.F., Shoemaker E.M., Soderblom L.A., et al. Volcanism in ice on Europa // Bull. Am. Astron. Soc. – 1982. – 14. – P.736–737.
  16. Cooper J.F., Johnson R.E., Mauk B.H., et al. Energetic ion and electron irradiation of the icy Galilean satellites // Icarus. – 2001. – 149, № 1. – P.133–159. https://doi.org/10.1006/icar.2000.6498
  17. Crawford G.D., Stevenson D.J. Gas-driven water volcanism and the resurfacing of Europa // Icarus. – 1998. – 73, № 1. – P.66–79. https://doi.org/10.1016/0019-1035(88)90085-1
  18. Dalton J.B. Spectral behavior of hydrated sulfate salts: Implications for Europa mission spectrometer design // Astrobiology. – 2003. – 3. – P.771–784. https://doi.org/10.1089/153110703322736097
  19. Domingue D.L., Hapke B. Disk-resolved photometric analysis of Europan terrains // Icarus. – 1992. – 99, № 1. – P.70–81. https://doi.org/10.1016/0019-1035(92)90172-4
  20. Fagents S.A., Greeley R., Sullivan R.J., et al. A Cryomagmatic Origin for Low Albedo Features on Europa // 30th Annual Lunar and Planetary Science Conference. – March 15–29, 1999. Houston, TX. – Abstract no. 1296.
  21. Fagents S.A., Kadel S.D., Greeley R., et al. Styles of cryovolcanism on Europa: Summary of evidence from the Galileo nominal mission // Lunar Planet. Sci. Conf. XXIX. – 1998. – Abstract no. 1721.
  22. Fanale F.P., Li Y.-H., Decarlo E., et al. Laboratory simulation of the chemical evolution of Europa's aqueous phase // Lunar Planet. Sci. Conf. XXIX. – 1998. – Aabstract no. 1248.
  23. Fischer H.-J., Spohn T. Thermal-orbital histories of viscoelastic models of Io (J1) // Icarus. – 1990. – 83, № 1. – P.39–65. https://doi.org/10.1016/0019-1035(90)90005-t
  24. Geissler P.E., Greenberg R., Hoppa G., et al. A recently active lineament on Europa? // Lunar Planet. Sci. Conf. XXIX. – 1998. – abstract 1904.
  25. Geissler P.E., Greenberg R., Hoppa G., et al. Evolution of lineaments on Europa: Clues from Galileo multispectral imaging observations // Icarus. – 1998. – 135, № 1. – P.107–126. https://doi.org/10.1006/icar.1998.5980
  26. Greeley R., Coon M., Sullivan R., Geissler P.E., et al. Terrestrial sea ice processes: Consid-erations for Europa // Icarus. – 1998. – 135, № 1. – P.25–40. https://doi.org/10.1006/icar.1998.5977
  27. Greeley R., Sullivan R., Klemaszewski J., et al. Europa: Initial Galileo Geological Observations // Icarus. – 1998. – 135, № 1. – P.4–24.
  28. Greeley R., Chyba Ch.F., Head J.W. III, et al. Geology of Europa // In: Jupiter. The planet, satellites and magnetosphere. Edited by Fran Bagenal, Timothy E. Dowling, William B. McKinnon. Cambridge planetary science, Vol. 1, Cambridge, UK: Cambridge University Press. – 2004. – P.329–362.
  29. Greenberg R., Geissler P.E., Hoppa G., et al. Tectonic processes on Europa: Tidal stresses, mechanical response, and visible features // Icarus. 1998. – 135, № 1. – P.64–78. https://doi.org/10.1006/icar.1998.5986
  30. Grundy W.M., Schmitt B. The temperature-dependent near-infrared absorption spectrum of hexagonal H2O ice // Journal of Geophysical Research. – 1998. – 103, Issue E11. – P.25809–25822. https://doi.org/10.1029/98je00738
  31. Hansen G.B., McCord T.B. Amorphous and crystalline ice on the Galilean satellites: A balance between thermal and radiolytic processes // Journal of Geophysical Research. – 2004. – 109, Issue E1. – P.E01012. https://doi.org/10.1029/2003je002149
  32. Head J.W., Sherman N.D., Pappalardo R.T., et al. Cryovolcanism on Europa: Evidence for the emplacementof flows and related deposits in the EA region (5N, 305W) and interpreted eruption conditions // Lunar Planet. Sci. Conf. XXIX. – 1998. – abstract no. 1491.
  33. Helfenstein P., Cook A.F. Active venting on Europa? Analysis of a transient bright surface feature // Lunar Planet. Sci. Conf. XV. – 1984. – P.531–532.
  34. Helfenstein P., Currier N., Clark B.E., et al. Galileo obervations of Europa's opposition effect // Icarus. – 1998. – 135, № 1. – P.41–63.
  35. Hendrix A.R., Barth C.A., Hord C.W., et al. Disk-resolved Observations of the Ultraviolet Absorber on Callisto's Leading Hemisphere // 29th Annual Lunar and Planetary Science Conference. March 16–20, 1998. Houston, TX. – Abstract no. 1865.
  36. Hosokawa S., Matsuoka T., Tamura K. Optical absorption spectra of liquid sulphur over a wide absorption range // J. Phys. Condens. Matter. – 1994. – 6. – P.5273–5282. https://doi.org/10.1088/0953-8984/6/28/005
  37. Johnson R.E., Carlson R.W., Cooper J.F., et al. Radiation Effects on the Surfaces of the Galilean Satellites // In: Jupiter. – F.Bagenal, W.McKinnon, Eds. – Cambridge University Press, Cambridge. – 2004. – P.234–272.
  38. Johnson T. Albedo and spectral reflectivity of the galilean satellites of Jupiter // Bull. Am. Astron. Soc. – 1970. – 2. – P.235
  39. Johnson T.V., Pilcher C.B. Satellite spectrophotometry and surface compositions // In: Planetary Satellites. – Ed. J.A.Burns. Univ. Ariz. Press, Tucson. – 1977. – P.232–268.
  40. Kargel J.S. Brine volcanism and the interior structures of asteroids and icy satellites // Icarus. – 1991. – 94, № 2. – P.368–390. https://doi.org/10.1016/0019-1035(91)90235-l
  41. Lane A.L., Nelson R.M., Matson D.L. Evidence for sulphur implantation in Europa's UV absorption band // Nature. – 1981. – 292. – P.38–39. https://doi.org/10.1038/292038a0
  42. Lucchitta B.K., Soderblom L.A., Ferguson H.M. Structures on Europa // In: Lunar and Planetary Science Conference, 12th, Houston, TX, March 16–20, 1981, Proceedings. Section 2. New York and Oxford, Pergamon Press. – 1982. – P.1555–1567.
  43. Lunine J.L., Stevenson D.J. Thermodynamics of clathrate hydrate at low and high pressures with application to the outer Solar System // Astrophys.J. Suppl. – 1985. – 58. – P.493–531. https://doi.org/10.1086/191050
  44. Malin M.C., Pieri D.C. Europa // In: Satellites. – Edited by J.A. Bums and M.S. Matthews, Univ. of Ariz. Press, Tucson. – 1986. – P.689–717.
  45. McCord T.B., Hansen G.B., Matson D.L., et al. Hydrated salt minerals on Europa's surface from the Galileo near-infrared mapping spectrometer (NIMS) investigation // J. Geophys. Res. – 1999. – 104. – P.11827–11851. https://doi.org/10.1029/1999je900005
  46. McCord T.B., et al. Salts on Europa's surface detected by Galileo's Near Infrared Mapping Spectrometer // Science. – 1998. – 280. – P.1242–1245. https://doi.org/10.1126/science.280.5367.1242
  47. McCord T.B., Coradini A., Hibbitts C.A., et al. Cassini VIMS observations of the Galilean satellites including the VIMS calibration procedure // Icarus. – 2004. – 172, № 1. – P.104–126. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2004.07.001
  48. McCord T.B., Hansen G.B., Combe J.-P., Hayne P. Hydrated minerals on Europa's surface: An improved look from the Galileo NIMS investigation // Icarus. – 2010. – 209. № 2. – P.639–650. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.05.026
  49. McCord T.B., Orlando T.M., Teeter G., et al. Thermal and radiation stability of the hydrated minerals epsomite, mirabilite, and natron under Europa environmental conditions // J. Geophys. Res. – 2001. – 106. – P.3311–3319. https://doi.org/10.1029/2000je001282
  50. McCord T.B., Teeter G., Hansen G.B., et al. Brines exposed to Europa surface conditions // J. Geophys. Res. – 2002. – 107. – P.4-1-4-6. https://doi.org/10.1029/2000je001453
  51. McCord T.B., Hansen G.B., Clark R.N., et al. Non-water-ice constituents in the surface material of the icy Galilean satellites from the Galileo near-infrared mapping spectrometer investigation // Journal of Geophysical Research. – 1998. – 103, Issue E4. – P.8603–8626. https://doi.org/10.1029/98je00788
  52. McEwen A.S. Exogenic and endogenic albedo and color patterns on Europa // J. Geophys. Res. – 1986. – 91. – P.8077–8097. https://doi.org/10.1029/jb091ib08p08077
  53. McLean I.S., Becklin E.E., Bendiksen O., et al. Design and development of NIRSPEC: a near-infrared echelle spectrograph for the Keck II telescope // Proc. SPIE. Infrared Astronomical Instrumentation, Albert M. Fowler; Ed. – 1998. – 3354. – P.566–578. https://doi.org/10.1117/12.317283
  54. Meyer B., Oommen T.V., Jensen D. The color of liquid sulfur // J. Phys. Chem. – 1971. – 75. – P.912–917. https://doi.org/10.1021/j100677a012
  55. Meyer B., Stroyer-Hansen T., Oommen T.V. The visible spectrum of S3 and S4 // J. Molec. Spectrosc. – 1972. – 42. – P.335–343.
  56. Nelson R.M., Lane A.L., Matson D.L., et al. Spectral geometric albedos of the Galilean satellites from 0.24 to 0.34 micrometers: Observations with the International Ultraviolet Explorer // Icarus. – 1987. – 72. – P.358–380. https://doi.org/10.1016/0019-1035(87)90180-1
  57. Noll K.S., Weaver H.A., Gonnella A.M. The albedo spectrum of Europa from 2200 angstrom to 3300 angstrom // J. Geophys. Res. – 1995. – 100. – P.19057–19059. https://doi.org/10.1029/94je03294
  58. Orlando T.M., McCord T.B., Grieves G.A. The chemical nature of Europa surface material and the relation to a subsurface ocean // Icarus. – 2005. – 177, № 3. – P.528–533. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2005.05.009
  59. Pappalardo R.T., Belton M.J.S., Breneman H.H.M, et al. Does Europa have a subsurface ocean? Evaluation of the geological evidence // Journal of Gephysical research. – 1999. – 104, № El0. – P.24015–24055..
  60. Pappalardo R.T., Sherman N.D., Head J.W., et al. Distribution of Mottled Terrain on Europa: A Possible Link to Nonsynchronous Rotation Stresses // 29th Annual Lunar and Planetary Science Conference, March 16–20. – 1998. – Houston, TX. – Abstract no. 1923.
  61. Phillips C.B., McEwen A.S., Geissler P.E., et al. New mosaics of Europa and mapping of endogenic units // Conference Paper. 28th Annual Lunar and Planetary Science Conference. – 1997. – P.103.
  62. Pollack J.B., Witteborn F.C., Erickson E.F., et al. Near-infrared spectra of the Galilean satellites: Observations and compositional implications // Icarus. – 1978. – 36 № 2. – P.271–303. https://doi.org/10.1016/0019-1035(78)90110-0
  63. Prockter L.M., Head J.W., Pappalardo R.T., et al. Geological mapping of central Agenor Linea, Europa (212–226) // Lunar Planet. Sci. Conf., XXX. – 1999. – abstract no. 1299.
  64. Shavlovskij V.I. Opposition effects of Jupiter's satellites Io and Europa // Kinematika i Fizika Nebesnykh Tel, Suppl. – 2005. – 5. – P.513–516.
  65. Shoemaker E.M. The age of Europa's surface // In: Europa Ocean Conference, Capistrano Conf. 5, San Juan Capistrano Res. Inst., San Juan Capistrano, Calif. – 1996. – P.65–66.
  66. Spencer J.R., Calvin W.M., Person M.J. Charge-coupled-device spectra of the galilean satellites: Molecular-oxygen on Ganymede // J. Geophys. Res. – 1995. – 100. – P.19049–19056. https://doi.org/10.1029/95je01503
  67. Spencer J.R., Carlson R.W., Becker T.L., et al. Appendix 1: Maps and spectra of Jupiter and the Galilean satellites // In: Jupiter. The planet, satellites and magnetosphere. Edited by Fran Bagenal, Timothy E. Dowling, William B. McKinnon. Cambridge planetary science, Vol. 1, Cambridge, UK: Cambridge University Press. – 2004. – P.689–698.
  68. Spencer J.R., Grundy W.M., Dumas Ch., et al. The nature of Europa's dark non-ice surface material: Spatially-resolved high spectral resolution spectroscopy from the Keck telescope // Icarus. – 2006. – 182, Issue 1. – P.202–210. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2005.12.024
  69. Spencer J.R., Grundy W.M., Dumas C., et al. The nature of Europa's non-ice surface components: High spatial and spectral resolution spectroscopy from the Keck telescope // Icarus. – 2005. – 182, № 1. – P.202–210. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2005.12.024
  70. Verbiscer A., Helfenstein P. Reflectance spectroscopy of icy satellite surfaces // In Solar System Ices. – Ed. by B.Schmitt. – Kluwer Acad., Norwell, Mass. – 1998. – P.157–197.
  71. Veverka J., Thomas P., Johnson T.V., et al. The physical characteristics of satellite surfaces // In Satellites. – Ed. by Bums J.A., Mathews M.S. – Univ. of Ariz. Press, Tucson. – 1986. – P.342–402.
  72. Wamsteker W. Narrowband photometry of the galilean satellites // Comm. Lunar Planet. Lab. Univ. Arizona, Tucson. – 1972. – 167. – P.171–177.
  73. Wilson L., Head J.W. Europa cryovolcanism: Ascent and eruption of magma and its role in resurfacing // 29th Annual Lunar and Planetary Science Conference. – March 16–20, 1998. – Houston, TX. – Abstract No. 1138.
  74. Wilson L., Head J.W., Pappalardo R.T. Eruption of lava flows on Europa: Theory and application to Thrace Macula // J. Geophys. Res. – 1997. – 102. – P.9263–9272. https://doi.org/10.1029/97je00412
  75. Wizinowich P., Acton D.S., Shelton C., et al. First Light Adaptive Optics Images from the Keck II Telescope: A New Era of High Angular Resolution Imagery // The Publications of the Astronomical Society of the Pacific. – 2000. – 112, Issue 769. – P.315–319. https://doi.org/10.1086/316543
  76. Zahnle K., Dones L., Levison H.F. Cratering rates on the Galilean satellites // Icarus. – 1998. – 136, № 2. – P.202–222. https://doi.org/10.1006/icar.1998.6015
  77. Zahnle K., Alvarellos J., Dobrovolskis, et al. Primary, secondary, and sesquinary craters on Europa. Ices, Oceans, and Fire: Satellites of the Outer Solar System (Io attacks) // Vol. LPT Contribution № 1357. Lunar and Planetary Institute, Boulder, CO. – 2007. – P.155–156.

Завантажити PDF