Jelaskan Atmosfer dan ionosfer dari Ganimede (satelit)

Pada tahun 1972, satu tim yang terdiri atas astronom India, Inggris dan Amerika yang sedang bekerja di Observatorium Bosscha, Indonesia mengklaim bahwa mereka telah mendeteksi atmosfer tipis disekitar satelit itu selama okultasi, saat Ganimede dan Jupiter lewat di depan sebuah bintang. Mereka memperkirakan bahwa tekanan permukaannya sekitar 1 μBar (0,1 Pa). Akan tetapi, tahun 1979 Voyager 1 mengamati okultasi bintang (κ Centauri) selama ia terbang melintas pada planet itu, dengan hasil yang berbeda. Pengukuran okultasi itu dilakukan dalam spektrum ultraviolet-jauh dengan panjang gelombang lebih pendek daripada 200 nm; mereka lebih peka terhadap keberadaan gas daripada pengukuran dalam spektrum optik pada tahun 1972. Tidak ada atmosfer yang terungkap dalam data Voyager. Batas atas pada densitas jumlah partikel permukaan ditemukan bernilai , yang berkaitan dengan tekanan permukaan yang kurang dari . Nilai yang belakangan hampir sebesar lima kali daripada yang terukur pada tahun 1972, menandakan bahwa interpretasi yang lebih awal terlalu optimistik.

Meski ada data Voyager, bukti akan atmosfer oksigen tipis di Ganimede, yang sangat mirip dengan yang ada di Europa, ditemukan oleh teleskop luar angkasa Hubble pada tahun 1995. Sebenarnya teleskop Hubble mengamati pijaran udara dari oksigen atomik pada ultraviolet-jauh pada panjang gelombang 130,4 nm dan 135,6 nm. Pijaran udara semacam itu tereksitasi saat oksigen molekuler terdisosiasi oleh tumbukan elektron, bukti dari atmosfer netral yang penting terutama terdiri dari molekul O2. Kerapatan jumlah permukaan mungkin terletak antara , berkaitan dengan tekanan permukaan . Nilai ini sesuai dengan batas atas Voyager yang ditetapkan tahun 1981. Oksigen bukanlah bukti adanya kehidupan; ia dianggap dihasilkan saat es air pada permukaan Ganimede terpecah menjadi hidrogen dan oksigen oleh radiasi, dengan hidrogen kemudian dengan cepat menghilang karena rendahnya massa atomnya. Pijaran udara yang diamati di Ganimede tidaklah homogen seperti di Europa. Teleskop Hubble mengamati dua bintik terang yang terletak di belahan utara dan selatan, dekat lintang ± 50°0, yang tepat merupakan batas antara garis medan terbuka dan tertutup dari magnetosfer Ganymedian (lihat bawah). Bintik terang itu mungkin adalah aurora, yang disebabkan oleh presipitasi plasma di sepanjang garis medan terbuka.

Adanya atmosfer netral mengimplikasikan bahwa ionosfer mestilah ada, karena molekul oksigen terionisasi oleh tumbukan elektron berenergi yang datang dari magnetosfer dan oleh radiasi UV ekstrem dari matahari. Namun, sifat ionosfer Ganymedian sekontroversial sifat atmosfernya. Beberapa pengukuran wahana Galileo menemukan kenaikan kerapatan elektron dekat satelit itu, menyarankan adanya ionosfer, sementara data lainnya gagal mendeteksi apapun. Kerapatan elektron dekat permukaan diperkirakan oleh sumber-sumber yang berbeda terletak pada kisaran 400–2.500 cm−3. Hingga tahun 2008, parameter dari ionosfer Ganimede tidak begitu diketahui batasannya.

Bukti tambahan tentang keberadaan oksigen berasal dari deteksi spektrum gas yang terperangkap di es di permukaan Ganimede. Pendeteksian pita Ozon (O3) diumumkan pada tahun 1996. Tahun 1997, analisis spektroskopik mengungkapkan sifat menyerap dimer (atau diatom) dari oksigen molekuler. Penyerapan itu hanya dapat terjadi jika oksigen berada pada fase yang padat. Calon terbaik adalah oksigen molekuler terperangkap dalam es. Dalamnya pita serapan dimer tergantung pada garis lintang dan garis bujur, bukan dari albedo permukaannya—mereka cenderung turun dengan naiknya garis lintang pada Ganimede, sedangkan O3 menunjukkan efek yang sebaliknya. Kerja di laboratorium menemukan bahwa O2 tidak akan mengelompok dan membentuk gelembung tetapi akan larut dalam es pada suhu permukaan Ganimede yang relatif hangat pada 100 K.

Pencarian terhadap natrium di atmosfernya, tak lama setelah penemuannya di Europa, tak menghasilkan apapun pada tahun 1997. Natrium setidaknya 13 kali kurang melimpah di sekitar Ganimede daripada di sekitar Europa, mungkin karena kekurangan relatif di permukaannya atau karena magnetosfernya memerangkap partikel berenergi. Penyusun lain yang sedikit dari atmosfer ganymedian adalah hidrogen atomik. Atom hidrogen diamati sejauh 3.000 km dari permukaan satelit itu. Kerapatan mereka di permukaan Ganimede adalah sekitar .