Svemirski teleskop James Webb otkrio je da vodeni led na Kalisti, jednom od četiriju velikih Jupiterovih mjeseca, nije raspoređen jednoliko. Na polutki okrenutoj u smjeru gibanja led prati velike udarne bazene i mlađe kratere. Na suprotnoj strani tvori koncentričan uzorak nalik meti, koji je najslabiji oko ekvatora, a jača prema višim geografskim širinama.
Razlika pokazuje da Kalistinu površinu ne oblikuju samo tragovi drevnih udara. Na nju djeluje i plazma iz Jupiterove magnetosfere, čije nabijene čestice neprestano udaraju u površinski led i mijenjaju mu strukturu. Webbovi podatci istodobno otkrivaju neobičnu raspodjelu krutog i plinovitog ugljikova dioksida te još jedan kemijski potpis čije podrijetlo nije razjašnjeno.
Rezultati međunarodnog tima koji predvodi Maria Camarca s Kalifornijskog tehnološkog instituta opisani su u radu prihvaćenom za objavu u časopisu The Planetary Science Journal. Istraživači su Webbovim spektrografom za blisko infracrveno područje NIRSpec promatrali prateću polutku Kaliste, golemi udarni bazen Asgard i područje oko Valhalle, najveće višestruko prstenaste udarne strukture u Sunčevu sustavu.
Krateri otvaraju prozor u svježiji led
NIRSpec ne snima samo izgled površine, nego razdvaja svjetlost prema valnim duljinama i tako otkriva kemijski sastav promatranog područja. Tim je vodeni led pratio preko izraženog spektralnog vrha na valnoj duljini od 3,1 mikrometra. Pretpostavljajući da najveći dio tog signala potječe od kristalnog leda, istraživači su izradili karte njegove raspodjele na objema polutkama.
Na vodećoj polutki, odnosno strani okrenutoj u smjeru Kalistina gibanja oko Jupitera, najjači signali leda podudaraju se sa svijetlim udarnim područjima. Među njima su Valhalla i Asgard te relativno mlađi krateri Lofn i Heimdall. Udari su ondje probili tamniji površinski sloj i izbacili svjetliji materijal bogatiji ledom.
Valhalla je pritom posebno važna. Njezini prstenovi protežu se gotovo 4.000 kilometara, dok središnje svijetlo područje ima promjer od približno 600 kilometara. Snimke sonde Galileo već su pokazale da su udari u Kalistinu koru mogli otkriti čišći led iz dubljih slojeva, a NASA-ine snimke Valhalle pružaju vidljivi kontekst za ono što Webb sada razaznaje u infracrvenom spektru.
Takav rezultat dopunjuje toplinske karte neposrednog podzemlja o kojima je Kozmos ranije pisao u članku o tome kako je ALMA zavirila pod površinu Kaliste. Dok ALMA mjeri toplinska svojstva gornjih slojeva, Webb pokazuje kako se led i ugljikovi spojevi mijenjaju od područja do područja.
Jupiterovo zračenje ostavlja drukčiji potpis
Na pratećoj polutki slika je posve drukčija. Ondje se signal vodenog leda raspoređuje u koncentričnom obrascu: slabiji je blizu središta promatranog diska i ekvatora, a izraženiji prema višim geografskim širinama. Autori smatraju da bi takvu raspodjelu mogla stvarati plazma koja zajedno s Jupiterovim magnetskim poljem kruži oko planeta i udara upravo u tu stranu Kaliste.
Riječ je o istom složenom okolišu u kojem Kalista ostavlja mjerljiv trag u Jupiterovim polarnim svjetlostima. Kozmos je ranije izvijestio da je Juno otkrio Kalistin auroralni otisak, čime je potvrđena izravna veza između mjeseca i Jupiterove magnetosfere.
Ugljikov dioksid otkriva gotovo suprotan obrazac. Na pratećoj polutki kruti CO₂ najizraženiji je ondje gdje je signal vodenog leda slabiji. Ta obrnuta povezanost podupire mogućnost da zračenje pretvara mješavinu leda i materijala bogatog ugljikom u ugljikov dioksid.
Na vodećoj polutki najjači signal krutog CO₂ pojavljuje se oko kratera Lofn i Heimdall. Budući da su oba geološki mlađa od većine Kalistine površine, autori smatraju da bi ondje ugljikov dioksid mogao biti povezan sa samim udarima, a ne s dugotrajnim djelovanjem zračenja. To bi područje moglo biti najveće poznato Kalistino spremište CO₂ koje nije nastalo radiolizom.
Webb je otkrio i vrlo rijetku, neujednačenu atmosferu ugljikova dioksida. Najizraženiji plinski signal pojavljuje se oko Valhalle, ali ne prati područja s najviše krutog CO₂ niti najtoplije dijelove površine. To znači da isparavanje zagrijanog leda samo po sebi ne može objasniti opaženu raspodjelu.
Kemijski trag kojem još ne znamo izvor
U podatcima se pojavljuje i apsorpcijski pojas na 4,57 mikrometara. Najčešće se povezuje sa spojevima koji sadrže ugljik i dušik, no zasad nije moguće pouzdano odrediti o kojim je tvarima riječ. Jedna je mogućnost da prašina s udaljenijih, nepravilnih Jupiterovih mjeseca pada na vodeću polutku Kaliste, gdje materijal bogat dušikom reagira s ugljikovim spojevima na površini.
Kalista je posebno vrijedna za takva istraživanja jer se njezina površina nije često obnavljala vulkanizmom ili snažnom tektonskom aktivnošću. Krateri zato čuvaju zapis vrlo ranih razdoblja Jupiterova sustava. Ipak, Webb pokazuje da ta stara površina nije kemijski nepromjenjiva: udari otkrivaju dublji materijal, a zračenje ga nastavlja preoblikovati.
Odgovore bi tijekom sljedećeg desetljeća trebala donijeti europska misija JUICE. Letjelica je već na putu prema Jupiteru, kamo bi trebala stići 2031., a zatim će nizom preleta istraživati Kalistu, Europu i Ganimed. Kozmos je pratio početak putovanja kada je JUICE poslao prve snimke sa Zemljom u pozadini.
Webb je s velike udaljenosti pokazao gdje se pojedini kemijski potpisi nalaze. JUICE će ih moći povezati s mnogo detaljnijim snimkama reljefa, sastava i okoline Kaliste. Tek će tada biti moguće jasnije razdvojiti što su na površini ostavili drevni udari, a što milijarde godina izloženosti Jupiterovu zračenju.
