Миссия НАСА «Юнона» измеряет количество кислорода на Европе. Покрытый льдом спутник Юпитера каждые 24 часа генерирует 1000 тонн кислорода – этого достаточно, чтобы поддерживать дыхание миллиона людей в течение дня. Но скорость производства кислорода на спутнике Юпитера Европе существенно меньше, чем в большинстве предыдущих исследований. Результаты, опубликованные 4 марта в журнале Nature Astronomy, были получены путем измерения выделения водорода с поверхности ледяного спутника Юпитера с использованием данных, собранных с помощью прибора Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE).
«Юнона» оснащена 11 современными научными приборами, предназначенными для изучения системы Юпитера, включая девять датчиков заряженных частиц и электромагнитных волн для изучения магнитосферы Юпитера. «Юнона» является частью программы НАСА «Новые рубежи», которая осуществляется в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, по поручению Управления научных миссий агентства в Вашингтоне. Итальянское космическое агентство (ASI) профинансировало проект Jovian InfraRed Auroral Mapper. Компания Lockheed Martin Space в Денвере построила и управляет космическим кораблем.
Европа с экваториальным диаметром 1940 миль (3100 километров) является четвертым по величине из 95 известных спутников Юпитера и самым маленьким из четырех галилеевых спутников. Ученые полагают, что под его ледяной коркой скрывается огромный внутренний океан соленой воды, и им любопытно, могут ли условия для поддержания жизни существовать под поверхностью.
Этот вид ледяного спутника Юпитера Европы был запечатлен камерой JunoCam на борту космического корабля НАСА «Юнона» во время близкого пролета миссии 29 сентября 2022 года. Данные изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/MSSS. Обработка изображений: Кевин М. Гилл CC BY 3.0
По оценкам авторов статьи, количество вырабатываемого кислорода составляет около 26 фунтов в секунду (12 килограммов в секунду). Предыдущие оценки варьируются от нескольких фунтов до более 2000 фунтов в секунду (более 1000 килограммов в секунду). Ученые полагают, что часть кислорода, полученного таким образом, может попасть в подземный океан Луны в качестве возможного источника метаболической энергии.
Внимание астробиологов привлекает не только вода: расположение спутника Юпитера также играет важную роль в биологических возможностях. Орбита Европы помещает ее прямо в центр радиационных поясов газового гиганта. Заряженные или ионизированные частицы Юпитера бомбардируют ледяную поверхность, расщепляя молекулы воды на две части, образуя кислород, который может попасть в океан Европы.
«Европа подобна ледяному шару, медленно теряющему воду в текущем потоке. За исключением того, что в данном случае поток представляет собой жидкость из ионизированных частиц вокруг Юпитера его необычным магнитным полем», — сказал ученый JADE Джейми Салай из Принстонского университета в Нью-Джерси. «Когда эти ионизированные частицы сталкиваются с Европой, они разрушают молекулу водяного льда на поверхности, образуя водород и кислород. В каком-то смысле весь ледяной панцирь постоянно подвергается эрозии волнами заряженных частиц, омывающих его».
Когда аппарат Юнона пролетел в пределах 220 миль (354 километров) от Европы в 14:36 29 сентября 2022 года по тихоокеанскому времени, JADE идентифицировала и измерила ионы водорода и кислорода, которые были созданы бомбардирующими заряженными частицами, а затем «подхвачены» магнитным полем Юпитера, когда он проносился мимо спутника.
На этой иллюстрации показаны заряженные частицы Юпитера, падающие на поверхность Европы, расщепляющие молекулы замороженной воды на молекулы кислорода и водорода. Ученые полагают, что некоторые из этих вновь созданных кислородных газов могут мигрировать в сторону подземного океана Европы, как показано на вставке. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/SWRI/PU
«Когда миссия НАСА «Галилео» пролетела мимо Европы, она открыла нам глаза на сложное и динамичное взаимодействие Европы с окружающей средой. «Юнона» предоставила новую возможность напрямую измерять состав заряженных частиц, выбрасываемых из атмосферы Европы, и нам не терпелось заглянуть за завесу этого захватывающего водного мира», — сказал Салай. «Но чего мы не осознавали, так это того, что наблюдения «Юноны» дадут нам столь жесткое ограничение на количество кислорода, вырабатываемого на ледяной поверхности Европы».
«Наша способность летать близко к галилеевым спутникам во время нашей расширенной миссии позволила нам начать заниматься широким спектром научных исследований, включая некоторые уникальные возможности внести свой вклад в исследование обитаемости Европы», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь «Юноны» из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио. «И мы еще не закончили. Еще больше облетов спутника Юпитера и первое исследование близкого кольца Юпитера и полярной атмосферы еще впереди».
Производство кислорода — один из многих аспектов, которые будет исследовать миссия НАСА Europa Clipper, когда она прибудет к Юпитеру в 2030 году. Миссия имеет сложную полезную нагрузку из девяти научных инструментов, позволяющих определить, есть ли на Европе условия, пригодные для жизни. Теперь Болтон и остальная часть команды миссии «Юнона» нацелились на другой мир Юпитера — украшенную вулканами луну Ио. 9 апреля космический корабль приблизится к ее поверхности на расстояние около 10 250 миль (16 500 километров). Данные, которые соберет Юнона, дополнят выводы прошлых пролетов Ио, включая два чрезвычайно близких сближения на расстояние около 932 миль (1500 километров) 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года.
Юпитер «глазами» телескопа Хаббл
Гигантская планета Юпитер во всей своей полосатой красе вновь показана космическим телескопом НАСА «Хаббл» на этих последних изображениях, сделанных 5-6 января 2024 года, на которых запечатлены обе стороны планеты. «Хаббл» ежегодно наблюдает за Юпитером и другими внешними планетами Солнечной системы в рамках программы «Наследие атмосферы внешних планет» (OPAL). Эти большие миры окутаны облаками и мглой, вызванной сильными ветрами, вызывающими калейдоскоп постоянно меняющихся погодных условий.
Космический телескоп НАСА «Хаббл» сделал снимки обеих сторон планеты-гиганта Юпитера 5-6 января 2024 года. НАСА, ЕКА, STScI, Эми Саймон (NASA-GSFC)
На изображении слева – Классическое Большое Красное Пятно, гораздо больше Земли в объеме, заметно выделяется в атмосфере Юпитера. Внизу справа, на более южной широте, находится объект, который иногда называют Красным пятном-младшим. Этот антициклон возник в результате слияния штормов в 1998 и 2000 годах, и впервые он стал красным в 2006 году, а в последующие годы снова стал бледно-бежевым. В этом году он снова несколько краснее.
Источник красной окраски неизвестен, но может включать ряд химических соединений: серу, фосфор или органические вещества. Оставаясь на своих полосах движения, но двигаясь в противоположных направлениях, Красное Пятно-младший проходит мимо Большого Красного Пятна примерно раз в два года. На крайнем севере появляется еще один небольшой красный антициклон.
На правом изображении – Штормовая активность также проявляется в противоположном полушарии. Пара штормов, темно-красный циклон и красноватый антициклон, появляются рядом друг с другом справа от центра. Эти штормы вращаются в противоположных направлениях, что указывает на чередование систем высокого и низкого давления. Что касается циклона, то по краям наблюдается апвеллинг с облаками, опускающимися в середине, что приводит к прояснению атмосферной дымки.
Ожидается, что штормы будут отскакивать друг от друга по причине противоположного вращения по часовой стрелке и против часовой стрелки. Ближе к левому краю изображения находится внутренний галилеев спутник Юпитера, Ио, – самое вулканически активное тело в Солнечной системе, несмотря на свой небольшой размер (лишь немного больше земной Луны).
Хаббл распознает отложения вулканических извержений на поверхности, благодаря его чувствительности к синим и фиолетовым волнам. В 1979 году космический корабль НАСА «Вояджер-1» обнаружил, что внешне Ио похож на пиццу, и его вулканическую активность. Хаббл продолжил с того места, на котором остановился «Вояджер», год за годом наблюдая за беспокойным спутником Ио.