Ovanliga radarsignaler från de istäckta månarna runt Jupiter och Saturnus.

 

I en studie vid Southwest Research Institute i San Antonio USA  beskriver Senior Research Scientist Dr. Jason Hofgartner de ovanliga radarsignaturerna från de ishöljda månarna som kretsar kring Jupiter och Saturnus. Deras radarsignaturer skiljer sig avsevärt från icke istäckta världar. Varför frågar sig det vetenskapliga samfundet?

"Sex olika modeller av möjliga lösningar av fenomenet har nu publicerats i ett försök att förklara radarsignaturerna från  istäckta månar. Hur dessa månars radarsignaturer ser ut är  drastiskt annorlunda än från steniga världar som Mars, vår måne och jorden liksom från asteroider och kometer." säger Hofgartner, huvudansvarig till studien som publicerades i Mars 2023 i Nature Astronomy.

Dessa  istäckta månar är  extremt ljusstarka även i spektra där de borde vara mörkare.

– När vi tittar upp på jordens måne ser den ut som en cirkulär skiva, trots att vi vet att den har en sfärisk form. Planeter och andra månar ser på samma sätt ut som skivor genom teleskop, säger Hofgartner. "När du gör radarobservationer är skivans mitt mycket ljus och kanterna betydligt mörkare. Men förändringen från centrum till kant är  annorlunda för de istäckta månarna än för steniga världar."

I samarbete med Dr. Kevin Hand från NASA: s Jet Propulsion Laboratory hävdar Hofgartner att de extraordinära radaregenskaperna hos dessa månar såsom deras reflexerande och polarisering (orienteringen av ljusvågor när de sprider sig genom rymden) med stor sannolikhet kan förklaras av den sammanhängande backscatter oppositionseffekten (CBOE). 

"När du är i opposition innebärande att solen är placerad direkt bakom dig på linjen mellan dig och ett objekt verkan ytan mycket ljusare än den annars skulle göra", enligt Hofgartner. – Det här kallas för oppositionseffekten. När det gäller radar står en sändare för solen och en mottagare framför dina ögon.

En isig yta, förklarade Hofgartner i studien har en ännu starkare oppositionseffekt än vad som kan anses normalt. För varje spridningsväg av ljus som studsar genom isen finns det vid opposition en väg i exakt motsatt riktning. Eftersom de två banorna har exakt samma längd kombineras de sammanhängande, vilket resulterar i ytterligare ljusförstärkning. Isen förändrar ljusbanorna genom reflexer.

På 1990-talet publicerades studier som beskrev att CBOE var förklaringen till de avvikande radarsignaturerna hos isiga satelliter. Men även andra förklaringar kan förklara dessa. Hofgartner och Hand förbättrade polarisationsbeskrivningen för CBOE-modellen och visade även att deras modifierade CBOE-modell är den enda publicerade modellen som kan förklara alla isiga satellitradaregenskaper. Egenskaper från radarsignalerna från dessa istäckta månar.

" Jag tror att det säger oss att ytorna på dessa ismånar och dess del under isen ner till flertalet meter är mycket röriga," sa Hofgartner. – De är inte särskilt enhetliga. Isiga stenar dominerar landskapet och ser kanske lite ut som den kaotiska röran efter ett jordskred. Det skulle förklara varför ljuset studsar åt så många olika håll och ger oss dessa ovanliga polarisationssignaturer." Här bör även finnas hav vilket inte nämns .

Radarobservationerna som Hofgartner och Hand använde var från Arecibo-observatoriet, som var ett av endast två teleskop som gjorde radarobservationer av isiga månar tills det skadades allvarligt av en kollaps av dess stödstruktur, antenn- och kupolmontering och därefter avvecklades. Forskarna hoppas kunna göra uppföljningsobservationer när det är möjligt och planerar att studera ytterligare arkivdata som kan kasta ännu mer ljus över isiga månar och CBOE, samt göra radarstudier av is vid polerna på Merkurius, månen och Mars.

Bild Merkurius från vikipedia. Tagen av Mariner 10 då denna kretsade över planeten under 1974.