ハッブル宇宙望遠鏡による1999年から2015年までの観測によると、木星の衛星エウロパの氷の表面は、その薄い大気に継続的に水蒸気を供給しているようだ。
地球物理学研究レターズ誌に掲載された新たな研究によると、エウロパには安定した水の大気が存在することが報告されています。奇妙なことに、この水蒸気はエウロパの尾半球、つまり軌道方向とは反対の側でのみ検出されました。スウェーデン王立工科大学の天文学者ローレンツ・ロス氏が、この論文の唯一の著者です。
エウロパは広大な海を特徴としており、その全体が氷の層に覆われています。表面の亀裂からは水柱が噴き出し、100キロメートル以上の高さまで蒸気を噴き上げることが知られています。その結果、エウロパの非常に薄い大気中に、散在する一時的な水蒸気の塊が形成されます。
しかし、今回の研究で報告されている水蒸気は、これらの間欠泉から噴出しているわけではありません。むしろ、固体の氷が直接ガスに変化することで、地表から直接噴出しているのです。これは継続的なプロセスであり、エウロパの大気中の水蒸気が絶えず補充されていると考えられます。
ロス氏が共著者として今年初めに発表した論文では、木星の衛星ガニメデの大気中に同様の水蒸気の痕跡が発見されました。ロス氏は今回、同じ観測技術を用いて、エウロパでも同様のプロセスが起こっている可能性を示しました。ただし、エウロパの片側のみで発生しているようです。どちらのケースでも、ロス氏はハッブル宇宙望遠鏡による紫外線観測で見られるような酸素の痕跡を検出しました。エウロパの場合、ロス氏はハッブル宇宙望遠鏡の撮像分光器（STIS）が1999年、2012年、2014年、2015年に収集したアーカイブデータセットで、これらの特徴的なスペクトルシグネチャーを発見しました。紫外線観測は、エウロパが木星の周回軌道上の様々な場所に現れた際に行われました。
ハッブル宇宙望遠鏡のデータは、水の主成分である酸素の豊富さを示しました。ロス氏は、様々な波長におけるこれらの放射の強度を観測し、エウロパの大気中に水蒸気が存在すると推測しました。ロス氏は、孤立酸素分子、水酸化物、さらには二酸化炭素といった他の可能性も検討しました。これらはすべて酸素の兆候を示す可能性があるためです。しかし、ロス氏がメールで説明したように、水だけが「データと真に一致するため、（水は）存在するに違いないと結論付けます」と述べ、「とはいえ、間接的な検出にとどまります」と付け加えました。
エウロパで安定した水蒸気が検出されたことには驚きました。エウロパとガニメデの温度差を考えると、エウロパは表面反射率が高いため、摂氏マイナス265度（摂氏マイナス140度）以上には上がりません。これはガニメデの表面温度よりも摂氏約60度（摂氏マイナス140度）低い温度です。しかし、エウロパの極寒の気温でも、表面の水氷は昇華し、固体から直接気体へと変化します。
なぜ水蒸気がエウロパの片方の半球の上だけに現れるのかは、現在も謎のままです。エウロパは昼の42時間、あらゆる面が太陽光にさらされており、ハッブル宇宙望遠鏡は常に太陽光にさらされている面を観測していました。奇妙な観測ですが、ロス氏はいくつかの仮説を立てています。
「後縁半球はより暗く、したがってより温かくなる可能性が高い。なぜなら、『暗い』ということはより多くの光が吸収され、熱につながることを意味するからだ。つまり、水分子は温度が高い側で昇華からより容易に解放される可能性がある」とロス氏は説明した。「後縁半球は、荷電粒子がエウロパに向かって流れ込む側でもある。より多くの荷電粒子がこの側で表面に衝突する可能性があるが、荷電粒子の軌道が複雑なため、それは明らかではない。」
ロス氏によるエウロパの大気中の持続的な水蒸気の検出を確認し、この最新の天体現象を解明するには、今後の研究が必要となるでしょう。NASAのエウロパ・クリッパーとESAの木星氷衛星探査機という2つの今後のミッションは、木星とその興味深い水に富んだ衛星に関する理解に大きく貢献する可能性があります。
さらに：エウロパの氷の表面のすぐ下に生命の証拠が存在する可能性がある。
