Европа — один из самых интересных спутников Солнечной системы, это один из Галилеевых спутников Юпитера, наряду с Ио, Ганимедом и Каллисто. Астроном Галилео Галилей открыл эти спутники, одни из крупнейших в Солнечной системе. Европа — самый маленький из четырёх, но один из самых интересных спутников. Поверхность Европы покрыта слоем льда, но учёные полагают, что под ней находится океан. Ледяная поверхность также делает этот спутник одним из самых отражающих в Солнечной системе.
В 2012 году исследователи с помощью космического телескопа «Хаббл» обнаружили возможный водяной шлейф, выбрасываемый из южного полярного региона Европы. Другая исследовательская группа, после неоднократных попыток подтвердить наблюдения, обнаружила явные шлейфы в 2014 и 2016 годах. Исследователи предупредили, что существование шлейфов пока не подтверждено полностью, но они дают основания предполагать, что в океане Европы есть вода, выбрасываемая на поверхность.
Несколько космических аппаратов совершили пролёты мимо Европы (включая «Пионеры-10» и «11», а также «Вояджеры-1» и «2» в 1970-х годах). Космический аппарат «Галилео» выполнял длительную миссию в окрестностях Юпитера с 1995 по 2003 год.
Возраст Европы оценивается примерно в 4,5 миллиарда лет, что примерно равно возрасту Юпитера. В среднем расстояние Европы от Солнца составляет около 485 миллионов миль (или 780 миллионов километров).
Европа — шестой спутник Юпитера. Её орбитальное расстояние от Юпитера составляет 670 900 км (414 000 миль). Европа совершает один оборот вокруг Юпитера за три с половиной земных дня. Европа находится в приливном захвате, то есть всегда обращена к Юпитеру одной и той же стороной.
Диаметр Европы составляет 3100 км (1900 миль), что делает её меньше Луны Земли, но больше Плутона. Это самый маленький из галилеевых спутников.
Температура поверхности Европы на экваторе никогда не поднимается выше минус 260 градусов по Фаренгейту (минус 160 градусов по Цельсию). На полюсах спутника температура никогда не поднимается выше минус 370 градусов по Фаренгейту (минус 220 градусов по Цельсию).
На этих снимках показано заднее полушарие спутника Юпитера Европы, полученное космическим аппаратом «Галилео» с расстояния около 677 000 км. На левом изображении Европа представлена практически в естественных цветах, а на правом — в улучшенных цветах, позволяющих выделить детали. Яркая деталь в правом нижнем углу диска — кратер Пвилл диаметром 45 км. фотогалерея NSSDC
По размерам Европа очень похожа на нашу Луну. Её диаметр составляет 1/4 диаметра Земли.
Европа в основном состоит из силикатных пород (химическая формула SiO_x). Верхний слой пока состоит из водяного льда — H₂O. На Европе существуют огромные объемы H2O, и есть доказательства того, что под ледяной коркой H2O существует в жидкой форме в глобальном подземном океане.
Европа — один из самых перспективных кандидатов на существование внеземной жизни. Под ледяной коркой находится океан, который, вероятно, имеет настоящее океаническое дно, то есть контактирует с силикатными породами на дне.
Важной особенностью Европы является её высокая отражательная способность. Ледяная кора Европы обеспечивает её альбедо (отражательную способность света) 0,64, что является одним из самых высоких показателей среди всех лун Солнечной системы. Ученые подсчитали, что возраст поверхности Европы составляет от 20 до 180 миллионов лет, что делает ее довольно молодой.
Снимки и данные, полученные с космического аппарата «Галилео», свидетельствуют о том, что Европа состоит из силикатных пород и имеет железное ядро и каменистую мантию, подобно Земле. Однако, в отличие от недр Земли, каменистая часть Европы окружена слоем воды и/или льда толщиной от 80 до 170 км, согласно данным НАСА.
Судя по флуктуациям магнитного поля Европы, которые указывают на наличие некоего проводника, учёные также предполагают наличие глубоко под поверхностью спутника океана. В этом океане может существовать какая-то форма жизни. Возможность существования внеземной жизни — одна из причин сохраняющегося высокого интереса к Европе. Более того, недавние исследования вдохнули новую жизнь в теорию о том, что Европа может быть пригодной для жизни.
Поверхность Европы покрыта трещинами. Многие считают, что эти трещины – результат приливных сил, действующих на океан под поверхностью. Возможно, когда Европа движется по орбите близко к Юпитеру, уровень моря подо льдом поднимается выше нормы. Если это так, то постоянные подъёмы и опускания уровня моря стали причиной появления множества трещин, наблюдаемых на поверхности спутника.
Получение образцов океанской воды может не потребовать бурения ледяной корки, если повторные наблюдения возможных струй окажутся реальными струями воды. Хотя исследователи обнаружили свидетельства их существования в 2012, 2014 и 2016 годах, истинная природа струй и причины их спорадического появления требуют дополнительных наблюдений.
Это необработанное изображение ледяного спутника Юпитера Европы было получено космическим аппаратом «Юнона» во время пролета 29 сентября 2022 года. НАСА/SWRI/MSSS
В 2014 году учёные обнаружили, что на Европе может наблюдаться своего рода тектоника плит. Ранее Земля была единственным известным телом в Солнечной системе с динамичной корой, которая, как считается, способствовала эволюции жизни на планете.
Присутствие воды под замерзшей корой Европы позволяет ученым считать ее одним из лучших мест в Солнечной системе с потенциалом для развития жизни. Предполагается, что в ледяных глубинах спутника имеются выходы в мантию, подобные океанам на Земле. Эти выходы могут обеспечивать необходимую тепловую среду для развития жизни.
Если жизнь на Луне существует, её толчком могли стать кометные осадки. На ранних этапах развития Солнечной системы ледяные тела могли доставлять на Луну органические вещества.
Исследование 2016 года показало, что Европа производит в 10 раз больше кислорода, чем водорода, что сопоставимо с показателями Земли. Это может сделать её океан более благоприятным для жизни, и, возможно, спутнику не потребуется приливное тепло для выработки достаточного количества энергии. Вместо этого для поддержания этого цикла будет достаточно химических реакций.
История исследований
«Пионер-10» (пролёт системы Юпитера в 1973 году). Он прошёл слишком далеко от Европы, чтобы получить детальное изображение, но в ходе миссии были зафиксированы некоторые изменения альбедо (яркости) на поверхности спутника.
«Пионер-11» (пролёт системы Юпитера в 1974 году). Космический аппарат пролетел мимо Европы на расстоянии почти 600 000 км, что позволило ему лишь увидеть некоторые изменения на её поверхности.
«Вояджер-1» (пролёт системы Юпитера в 1979 году). Совершил дальний пролёт мимо Европы, а также получил представление о том, как гравитация одного спутника в системе Юпитера влияет на гравитацию других. Например, вулканизм на Ио был частично связан с взаимодействием Ио со спутниками, а также с массивным Юпитером.
«Вояджер-2» (пролёт системы Юпитера в 1979 году). Одним из его важнейших открытий стало подтверждение наличия коричневых полос на поверхности Европы, указывающих на наличие трещин в ледяной поверхности.
«Галилео» (находился на орбите Юпитера с 1995 по 2003 год). Самым известным открытием, сделанным им на Европе, стало обнаружение убедительных доказательств существования океана под ледяной коркой на поверхности спутника.
Космический аппарат Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) был запущен 14 апреля 2023 года и в настоящее время отправляется в восьмилетнее путешествие к окрестностям Юпитера, куда, как ожидается, прибудет в 2031 году. JUICE будет искать молекулы, например, органические, которые связаны с процессами зарождения жизни. (Органические вещества широко распространены в Солнечной системе, но сами молекулы не всегда являются признаком жизни.)
Europa Clipper (запуск был осуществлен в 2024 году). Аппарат пролетит мимо Европы десятки раз. Одна из его основных целей — поиск свидетельств существования видимых шлейфов, которые исследователи «Хаббла» несколько раз видели.
Европа — один из самых интересных спутников Солнечной системы. Stocktrek/Getty Images
Несмотря на запуск после миссии JUICE, миссия Europa Clipper достигнет Юпитера раньше JUICE, 11 апреля 2030 года. Космический аппарат будет нести на борту девять научных приборов, включая камеры, радар для исследования подо льдом и определения его толщины, магнитометр для измерения магнитного поля (и, соответственно, солёности океана) и тепловой прибор для поиска признаков извержений. Высота пролётов будет варьироваться от 25 км до 2700 км. Это позволит космическим аппаратам проникнуть в зону с высокой радиацией на Европе, где выжить сложно. Возможность входа и выхода космического аппарата из этой зоны продлит его срок службы и упростит передачу данных на Землю.
Одним из приоритетов Europa Clipper станет продолжение наблюдений за шлейфами, сделанных «Хабблом». «Если существование шлейфов подтвердится и они связаны с подземным океаном, изучение их состава поможет учёным изучить химический состав потенциально пригодной для жизни среды Европы, минимизируя при этом необходимость бурения слоёв льда», — говорится в заявлении NASA.
Миссия JUICE Европейского космического агентства (ЕКА) посетит Юпитер и три его ледяных спутника: Европу, Каллисто и Ганимед. JUICE – это одноместный орбитальный космический аппарат без посадочного модуля, который будет вращаться вокруг Ганимеда, крупнейшего спутника Солнечной системы, став первым зондом, вышедшим на орбиту спутника планеты, отличного от Земли. После того, как спутник достигнет Европы, миссия будет исследовать органические молекулы и другие компоненты, которые могут сделать спутник пригодным для жизни. Кроме того, космический аппарат измерит толщину коры, особенно в активных областях, которые он обнаружит.
Галилео Галилей открыл Европу 8 января 1610 года.
Возможно, что в то же время Луну открыл и немецкий астроном Симон Мариус (1573–1624). Однако он не опубликовал свои наблюдения, поэтому чаще всего открытие приписывают Галилею. По этой причине Европу и три других крупнейших спутника Юпитера часто называют галилеевыми спутниками. Галилей же назвал эти спутники планетами Медичи в честь семьи Медичи.
Возможно, Галилей наблюдал Европу днём ранее, 7 января 1610 года. Однако, поскольку он использовал маломощный телескоп, он не смог отличить Европу от Ио, другого спутника Юпитера. Лишь позднее Галилей понял, что это два разных тела.
Открытие имело не только астрономическое, но и религиозное значение. В то время Католическая церковь поддерживала идею о том, что всё вращается вокруг Земли, которую в древности поддерживали Аристотель и Птолемей. Наблюдения Галилея за спутниками Юпитера, а также то, что Венера проходила через «фазы», подобные фазам нашей Луны, убедительно доказывали, что не всё вращается вокруг Земли.
Однако с развитием телескопических наблюдений возник новый взгляд на Вселенную. Луны и планеты не были неизменными и идеальными; например, горы, наблюдаемые на Луне, свидетельствовали о том, что геологические процессы происходили и в других местах. Кроме того, все планеты вращаются вокруг Солнца. Со временем были обнаружены луны и у других планет, а также у Юпитера.
Есть ли потенциал для жизни на Европе? Отвечает эксперт NASA.
Это отличный вопрос. И на него НАСА попытается ответить с помощью космического аппарата Europa Clipper. Европа — спутник Юпитера. Она примерно такого же размера, как и Луна, но её поверхность выглядит совсем иначе. Поверхность Европы покрыта слоем льда, а под этим льдом, как мы полагаем, находится слой жидкой воды, в котором её больше, чем во всех океанах Земли вместе взятых.
Таким образом, из-за этого гигантского океана мы считаем, что Европа на самом деле является одним из лучших мест в Солнечной системе для поиска жизни за пределами Земли.
Для жизни, какой мы ее знаем, необходимы три основных условия: жидкая вода — вся жизнь на Земле использует жидкую воду в качестве основы.
Второе — это нужные химические элементы. Это такие элементы, как углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Это элементы, из которых строится жизнь, известная нам на Земле. Мы полагаем, что эти элементы есть на Европе.
Третий компонент — источник энергии. Когда Европа вращается вокруг Юпитера, его сильная гравитация притягивает её. Это фактически растягивает поверхность. Это создаёт источник тепла, называемый приливным нагревом. Поэтому вполне возможно, что на дне океана Европы могут существовать гидротермальные системы, и, возможно, именно там может существовать обильная жизнь.
В 2022 году космический аппарат НАСА «Юнона» совершил близкий пролет мимо интригующего спутника Юпитера — Европы, обнаружив потенциальные признаки современной активности на его поверхности.
Звездный опорный блок (SRU) космического корабля, представляющий собой звездную камеру, предназначенную для помощи в определении положения на борту Juno, использовался для получения изображений поверхности Европы с высоким разрешением, освещенной сиянием Юпитера или солнечным светом, рассеянным Юпитером.
Снимок, полученный SRU во время пролёта, рассматривается в статье, опубликованной в журнале JGR Planets 22 декабря 2023 года. На снимке запечатлён участок ледяной поверхности необычной формы размером 37 на 67 километров (23 на 42 мили), напоминающий утконоса. Другими словами, на севере у него имеется «тело», а на юге — «клюв». Обе области, соединённые треснувшим перешейком, содержат крупные ледяные глыбы размером около 1 км каждая, отбрасывающие тени.
Сравнение с изображениями аналогичного разрешения, полученными ранее космическим аппаратом НАСА «Галилео», который изучал Юпитер с 1995 по 2003 год, указывает на изменения в южной части «утконоса». Это указывает на то, что с момента получения снимков «Галилео» на поверхности Европы могли произойти изменения.
Европа. NASA/JPL-Caltech/Институт SETI)
Однако группа авторов во главе с Хайди Н.Беккер из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) утверждает, что эти доказательства не являются окончательными из-за различий в качестве и условиях изображений.
Исследователи утверждают, что на снимке 2022 года также видны близлежащие отложения с низким альбедо, которые могут быть связаны с подземной водой. Эти тёмные пятна могут быть связаны с струями, которые, как считается, извергают вод .
Однако, хотя это и не является окончательным выводом, Platypus представляет собой привлекательную цель для будущих миссий, таких как Europa Clipper НАСА и европейский JUICE, для исследования и возможного подтверждения современной поверхностной активности на Европе. JUICE был запущен в апреле 2023 года и прибудет к Юпитеру в декабре 2031 года. Запуск Europa Clipper запланирован на 6 октября этого года с помощью ракеты Falcon Heavy.
Под покрытой льдом поверхностью спутника Юпитера может находиться большое количество жидкой воды.
Поверхность Европы, одного из четырёх главных спутников Юпитера, покрыта ледяной коркой толщиной 20 километров, под которой, по мнению учёных, плещется океан. Однако, согласно исследованию 2022 года, обнаружившему сходство между процессами формирования поверхности далёкой луны и ледяной Гренландии Земли, научные перспективы могут быть раскрыты и гораздо ближе к поверхности замёрзшего спутника. Калберг и его коллеги опубликовали свою работу в журнале Nature Communications 19 апреля 2022 года.
Ледяная кора Европы покрыта решёткой из так называемых двойных хребтов – пар длинных параллельных приподнятых линий с впадиной между ними, протяжённостью до сотен миль или километров. Каждый участок поверхности спутника отмечен перекрещивающимися рядами этих двойных хребтов, но учёные до сих пор не знают наверняка, как они образуются.
Однако недавний анализ спутниковых снимков показал, что поразительно похожий хребет образовался в ледяном щите, покрывающем Гренландию, около 10 лет назад.
Изучая то, что находится под двойным Гренландским хребтом, Калберг и его коллеги предположили, что двойные хребты — как на Земле, так и на Европе — образуются в результате подземных вод, которые поднимаются через трещины в поверхностном льду и затем снова замерзают. Если объяснение верно, это намек на то, что на Европе может быть не только глубокий скрытый океан; на спутнике Юпитера также могут быть водные карманы прямо под поверхностью льда.
Художественное изображение скоплений воды, образующих двойные хребты на спутнике Юпитера Европе. Блейн Уэйнрайт
Калберг, геофизик, изучающий, в первую очередь, влияние изменения климата на ледяной щит Гренландии, увидел изображения двойных хребтов Европы и сразу же вспомнил об одной особенности, которую он видел на снимках полярного острова Земли. Действительно, когда учёные корректируют свои измерения с учётом разницы в силе тяжести, форма двойного хребта Гренландии поразительно похожа на форму двойного хребта Европы.
Это полезно, потому что учёные могут сделать с Гренландией то, чего пока не могут сделать с Европой: проникнуть сквозь ледяную завесу с помощью радара. А в Гренландии радарное сканирование показало наличие воды, поднявшейся под двойным хребтом.
Ученые считают, что ключом к образованию двойных торосов является подъём воды. Когда внутри льда образуется лужа воды, она может начать оказывать давление на поверхностный лёд. При достаточном давлении лёд может треснуть, и вода может начать подниматься в образовавшуюся щель. Эта вода быстро замерзает, но давление, возникающее в ходе всего этого процесса, прорезает двойные торосы на поверхности.
Трудно переоценить, насколько большую часть Европы занимают двойные хребты. Если предложенное объяснение верно, это означает, что водяные карманы под поверхностью были характерны для Европы на протяжении большей части истории спутника. Если это так, то что-то должно пополнять эти запасы.
В этом отношении Гренландия не совсем подходит для сравнения, поскольку её двойной хребет сформировался в течение последнего десятилетия. Калберг и его коллеги считают, что необычно тёплое лето 2012 года привело к таянию достаточного количества воды, чтобы образовать подземный карман под хребтом.
Но на поверхности Европы талой воды почти нет, поэтому Калберг и его коллеги утверждают, что эта новая вода поступает еще из глубины подо льдом: из десятков миль или километров, где ученые ожидают обнаружить всемирный океан.
Исследование показывает, что даже более слабые удары могут нагреть и размягчить лёд на Европе, спутнике Юпитера, настолько, что материал погрузится в подземный океан. Это открытие объясняет новый механизм переноса, который может доставлять важные компоненты в океан спутника.
Ледяной панцирь Европы, спутника Юпитера, испещрён кратерами, большинство из которых образовалось в результате небольших ударов, оставляющих вмятины на поверхности спутника, но недостаточно больших, чтобы проникнуть в лежащий под ним океан. Исследователи показали, что удары, проникающие даже наполовину сквозь ледяной панцирь, накапливают достаточно талой воды, чтобы просочиться сквозь лёд и попасть в лежащий под ним океан. Исследование описано в статье, опубликованной 28 ноября 2022 года в журнале Geophysical Research Letters.
Такой дренаж, который, как обнаружили исследователи, может происходить на протяжении 10 000–100 000 лет, является важнейшим механизмом транспортировки окислителей — химических веществ, которые могут легко получать электроны от других веществ, запуская химические реакции, — с поверхности спутника в его океан, что повышает его шансы на обитаемость.
Предыдущие исследования предполагали, что удары должны пробивать лёд, что ограничивало потенциальный перенос минералов только самыми крупными ударами. Последние исследования расширяют этот диапазон, показывая, что гораздо меньшие, непроникающие удары, на самом деле, достаточны для достижения этой цели.
Четыре крупнейших ударных кратера на спутнике Юпитера Европе: Пуйлл, Силикс, Тир и Мананнан. НАСА
«Это увеличивает вероятность наличия необходимых химических ингредиентов для жизни», — заявил в том же заявлении Марк Хессе, геолог из Техасского университета в Остине и соавтор исследования.
Ученые давно предполагали, что кометные столкновения могут быть важными переносчиками органических молекул, необходимых для жизни, и почти два десятка кратеров на поверхности Европы свидетельствуют о том, что спутник, безусловно, посещался кометами и астероидами. Кроме того, излучение Юпитера расщепляет молекулы воды на водород и кислород, что обеспечивает наличие кислорода на поверхности спутника.
Однако до сих пор неясно, каким образом эти важнейшие минералы, отложенные на поверхности Луны, могли попасть в ее подземный океан.
Смотрите также... Перед новым, 2026 годом, марсоход Curiosity почти завершил исследование горы Шарп Процесс адаптации космонавтов к земной гравитации после длительного пребывания в космосе |
В новом исследовании учёные использовали численное моделирование для моделирования долгосрочной эволюции кратеров после ударов. Они также изучали, как талая и богатая минералами вода проникает сквозь лёд. В девяти экспериментах исследователи моделировали просачивание талой воды через ледяные оболочки различной толщины в зависимости от условий воздействия, чтобы лучше понять, когда материал может погрузиться в океан.
В отношении Европы их анализ показал, что если удары пройдут хотя бы половину поверхности спутника толщиной от 16 до 24 километров (10–15 миль), 40% образовавшейся талой воды погрузится в её океан. Для сравнения, комета шириной 0,8 км, прошедшая половину поверхности, могла бы растопить достаточное количество окружающего льда, чтобы заполнить кратерное озеро.
Исследователи также показывают, что расплавленная камера под Мананнаном, одним из крупнейших ударных кратеров Европы, погрузила бы более 6,7 кубических миль (28 кубических километров) талой воды с поверхности спутника в ее океан в течение 1000 лет.
Исследователи заявили, что этот механизм является естественным следствием столкновений, а значит, он справедлив не только для Европы, но и для большинства ледяных миров. Предполагается, что у спутника Сатурна, Титана, также есть скрытый океан под внешней оболочкой, толщина которого составляет от 48 до 190 км.
Даже с помощью этих моделей ученые пока не уверены, сколько минералов, присутствующих на поверхности, переживут удары и сколько точно может попасть в талую воду и, следовательно, в подземный океан.
Диоксид серы был обнаружен на обратной стороне Европы благодаря магнитному полю Юпитера.
Исследователи изучили материал на обратной стороне Европы, спутника Юпитера, и выяснили, что сера, обнаруженная на ее поверхности, вероятно, пришла с Ио — крупного и вулканически активного спутника Юпитера. Исследование было опубликовано 2 июня 2023 года в журнале Planetary Science Journal.
Используя космический телескоп «Хаббл», группа под руководством Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI) наблюдала Европу в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, заполнив пробел в различных длинах волн, используемых для наблюдения за миром ледяной воды.
В результате этих исследований была составлена первая практически глобальная карта распространения диоксида серы на Европе. Хотя это не первый случай обнаружения этого соединения на Европе, карта показывает наличие диоксида серы в твёрдом состоянии с лучшим охватом и разрешением, чем в предыдущих наблюдениях. Концентрации этого вещества также коррелируют с более тёмными областями в крупных масштабах как в видимом, так и в ультрафиолетовом диапазонах.
Результаты исследования показали, что сера, вероятно, извергается из Ио, самого вулканически активного тела Солнечной системы, а затем ионизируется и захватывается магнитным полем Юпитера. Затем она переносится на Европу, где реагирует с водой в ледяной коре этого спутника, образуя диоксид серы.
Концентрации диоксида серы, обнаруженные на Европе, четвёртом по величине спутнике Юпитера (показано внизу), вероятно, пришли с Ио (вверху), ультравулканического спутника Юпитера. NASA
Однако существует также вероятность того, что данное соединение имеют недра Европы.
«Относительно молодая поверхность Европы в основном состоит из водяного льда, хотя на её поверхности были обнаружены и другие материалы», — заявила Трейси Беккер, планетолог из SwRI и ведущий автор статьи, описывающей наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне. «Определение того, являются ли эти материалы естественными для Европы, важно для понимания её формирования и последующей эволюции».
Более высокая концентрация диоксида серы, обнаруженная в заднем полушарии Европы при ее вращении вокруг Юпитера, позволяет предположить, что сера имеет происхождение с Ио.
«Большая часть диоксида серы наблюдается в „заднем“ полушарии Европы», — заявила Филиппа Молиньё, учёный из Южно-Тихоокеанского института и соавтор статьи. «Вероятно, он концентрируется там, потому что вращающееся в одном направлении магнитное поле Юпитера захватывает частицы серы, извергаемые вулканами Ио, и ударяет их об обратную сторону Европы».
SwRI намерен продолжить эти исследования, используя ультрафиолетовый спектрограф «Европа». Этот прибор будет наблюдать за четвёртым по величине спутником Юпитера в рамках миссии NASA Europa Clipper, прибытие которого в систему Юпитера ожидается в 2031 году.
Учёные почти уверены, что под ледяной поверхностью Европы скрывается солёный океан, содержащий почти вдвое больше воды, чем все океаны Земли. Поэтому спутник Юпитера считается одним из самых перспективных мест для поиска жизни за пределами Земли.
Новый тип соли может объяснить тайну трещин во льду Европы. Это открытие может объяснить красные полосы на спутнике Юпитера Европе, которые не соответствуют ни одному известному веществу на Земле.
Ученые на Земле обнаружили два новых типа твёрдых кристаллов, образующихся при смешивании поваренной соли и воды при низких температурах и низком давлении. Это открытие может иметь неземное значение, поскольку эти соли могут быть обнаружены в глубоких трещинах и расщелинах на поверхности лун Солнечной системы. Исследование группы опубликовано в издании Proceedings of the National Academy of Sciences от 20 февраля 2023 года.
В частности, это открытие может объяснить странные красные полосы, пересекающие поверхность Европы, спутника Юпитера. Эти линии, похожие на царапины, имеют химический состав, не соответствующий ничему, что можно обнаружить на Земле, но учёные полагают, что это может быть замороженная смесь солей и воды. Новое открытие может наконец дать объяснение.
Новые вещества, представляющие собой смесь двух наиболее распространенных на Земле молекул, были созданы группой ученых под руководством Вашингтонского университета, которые считают, что эти соли могли образоваться естественным образом на дне глубоких океанов на таких лунах, как Европа.
«В наши дни фундаментальные открытия в науке случаются редко», — заявил Батист Журнокс, ведущий автор исследования и исполняющий обязанности доцента кафедры наук о Земле и космосе Вашингтонского университета. «Соль и вода хорошо известны в земных условиях. Но за их пределами мы находимся в полном неведении. А теперь у нас есть эти планетарные объекты, которые, вероятно, содержат хорошо знакомые нам соединения, но в весьма экзотических условиях».
Кристалл совершенно нового типа соляного льда, который ранее не был известен на Земле, но мог существовать на ледяных лунах Солнечной системы. Журно и др./PNAS
При соединении воды и солей при низких температурах образуется жёсткая решётка, называемая «гидратом», которая удерживается водородными связями. Хлорид натрия, поваренная соль, простая структура, в которой на каждые две молекулы воды приходится одна молекула соли, ранее был единственным известным гидратом.
Эти два недавно открытых соединения также являются гидратами, но при этом существенно отличаются от хлорида натрия. В одном из соединений на каждые 17 молекул воды приходится две молекулы хлорида натрия. В другом — одна молекула хлорида натрия на каждые 13 молекул воды.
Если эти гидраты с высоким содержанием воды обнаружены по всей Европе, это может объяснить, почему поверхность этого и других спутников Юпитера оказалась более водянистой, чем предполагалось. «Она имеет ту структуру, которую так ждали планетологи», — сказал Журно.
Команда обнаружила новые гидраты, сжимая небольшой образец солёной воды между крошечными алмазами размером не больше песчинки. Это означало, что жидкость подвергалась давлению, в 25 000 раз превышающему обычное атмосферное давление Земли.
Поскольку алмазы были прозрачными, исследователи могли следить за ходом эксперимента под микроскопом. Команда обнаружила, что после сброса высокого давления одна из гидратных структур оставалась стабильной.
«Мы пытались измерить, как добавление соли повлияет на количество получаемого льда, поскольку соль действует как антифриз», — сказал Журно. «Удивительно, но когда мы увеличили давление, то увидели, что эти кристаллы, которых мы не ожидали, начали расти. Это было очень удачное открытие».
Хотя такие холодные условия высокого давления, созданные командой в лаборатории, не распространены на Земле, они встречаются в природе на спутниках Юпитера. На лунах Юпитера условия достаточны для образования ледяных щитов толщиной от 5 до 10 километров над океанами глубиной до 160 километров. На дне этих океанов может формироваться ещё более плотный лёд.
«Давление просто сближает молекулы, поэтому их взаимодействие меняется — это главный двигатель разнообразия обнаруженных нами кристаллических структур», — сказал Журно.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба обнаружил первые следы углерода на ледяном спутнике Юпитера Европе. Открытие, сделанное с помощью мощного космического телескопа НАСА, приближает ученых к определению того, могут ли соленые океаны Европы поддерживать жизнь.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба обнаружил углекислый газ, источником которого являются соленые жидкие океаны ледяного спутника Юпитера Европы. Исследование двух групп было опубликовано в двух статьях в выпуске журнала Science от 21 сентября 2023 года.
Учёные уже давно знали, что под ледяным панцирем Европы залегают океаны воды, но не знали, обладают ли эти океаны необходимым химическим составом для поддержания жизни. Таким образом, обнаружение углерода — жизненно важного элемента для живых существ — в этом подземном океане на одном из спутников Юпитера имеет важное значение для потенциальной обитаемости этого спутника и свидетельствует о революционных научных открытиях, которые стали возможными благодаря космическому телескопу имени Джеймса Уэбба (JWST).
«На Земле жизнь ценит химическое разнообразие — чем больше разнообразия, тем лучше. Мы — углеродная жизнь. Понимание химии океана Европы поможет нам определить, враждебен ли он к жизни в том виде, в котором мы её знаем, или же он может быть подходящим местом для неё», — заявил ведущий автор исследования и учёный Центра космических полётов имени Годдарда НАСА Джеронимо Вильянуэва. «Это говорит о том, что мы можем узнать некоторые основные данные о составе океана ещё до того, как пробурим лёд, чтобы получить полную картину».
На этом графике представлена карта поверхности Европы, полученная с помощью камеры NIRCam (ближней инфракрасной камеры) на первой панели, а также карты состава, полученные с помощью данных интегрального полевого блока спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec/IFU) на следующих трёх панелях. На картах состава белые пиксели соответствуют углекислому газу в крупномасштабной области нарушенного хаоса, известной как область Тара (в центре и справа), с дополнительными концентрациями в частях области хаоса, области Поуис (слева). На второй и третьей панелях показаны признаки кристаллического углекислого газа, а на четвёртой панели показана сложная аморфная форма углекислого газа. NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA/GSFC), S. Trumbo (Cornell Univ.), A. Pagan (STScI)
Но что еще более интересно, команда смогла использовать наблюдения, проведенные в инфракрасном диапазоне с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) телескопа JWST, чтобы определить, что молекулы углерода не попали на Европу в результате падения метеоритов или других внешних источников.
«Теперь мы считаем, что у нас есть наблюдательные доказательства того, что углерод, который мы видим на поверхности Европы, имеет океаническое происхождение. Это нетривиальный факт. Углерод — биологически важный элемент», — заявила ведущий автор второй статьи, описывающей это открытие, исследователь из Корнеллского университета Саманта Трамбо.
JWST обнаружил, что углекислый газ вокруг Европы, самого маленького из четырёх крупных галилеевых спутников Юпитера, наиболее распространен в геологически молодом регионе, называемом областью Тара. В этой области, называемой «хаотичной местностью», поверхностный лёд был нарушен, что указывает на обмен веществом между ледяной поверхностью Европы и её подземным океаном.
«Предыдущие наблюдения космического телескопа «Хаббл» свидетельствуют о наличии соли океанического происхождения в регионе Тара, — продолжил Трамбо. — Теперь мы видим, что там также наблюдается высокая концентрация углекислого газа. Мы полагаем, что это означает, что углерод, вероятно, изначально имел своё происхождение во внутреннем океане».
Обнаружение углекислого газа на Европе станет для Виллануэвы и его команды немного горько-сладкой новостью, поскольку они также использовали JWST для поиска струй вещества, вырывающихся с поверхности спутника Юпитера, которые мощный космический телескоп не смог зафиксировать. Шлейфы предварительно были обнаружены в 2013, 2016 и 2017 годах, и тот факт, что JWST не смог подтвердить их существование, не означает, что их нет вокруг Европы.
«Всегда существует вероятность, что эти струи переменны и их можно увидеть только в определённое время», — заявила Хайди Хаммель, междисциплинарный учёный JWST из Ассоциации университетов астрономических исследований. «Мы можем со стопроцентной уверенностью сказать лишь то, что мы не обнаружили струи на Европе, когда проводили эти наблюдения с JWST».
Тем не менее, наблюдение за углекислым газом на Европе является свидетельством мощности и полезности космического телескопа имени Джеймса Уэбба.
«Эти наблюдения заняли всего несколько минут рабочего времени обсерватории», — добавил Хаммель, руководитель программы гарантированных наблюдений Солнечной системы в рамках первого цикла JWST. «Даже за этот короткий период времени мы смогли провести поистине масштабную научную работу. Эта работа даёт первый намёк на все те удивительные научные исследования Солнечной системы, которые мы сможем провести с помощью JWST».
Эти результаты имеют важное значение и для других будущих миссий. В октябре 2024 года НАСА запустит космический аппарат Europa Clipper , который отправится к системе спутников Юпитера, чтобы провести детальное исследование Европы и определить, могут ли её подземные океаны поддерживать жизнь.
Результаты, полученные этими двумя группами на телескопе JWST, также могут помочь в исследовании Юпитера и его спутников в рамках миссии Европейского космического агентства (ЕКА) Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). JUICE был запущен в апреле 2023 года в 7,5-летнее путешествие к Европе и её крупным спутникам Юпитера, Каллисто и Ганимеду , которые также покрыты обширными океанами, а также для проведения важных наблюдений за самим Юпитером.
«Это отличный первый результат того, что JWST привнесёт в изучение спутников Юпитера», — сказал соавтор исследования и научный сотрудник ЕКА Гийом Крус-Мерми. «Я с нетерпением жду, что ещё мы сможем узнать о свойствах их поверхности из этих и будущих наблюдений».
Давняя загадка присутствия перекиси водорода (H2O2) на ледяном океаническом спутнике Юпитера Европе, возможно, близка к разгадке. Новое исследование было опубликовано в журнале Planetary Science Journal 21 июля 2025 года.
Перекись водорода образуется как побочный продукт, когда энергичные частицы расщепляют молекулы воды, что приводит к рекомбинации радикалов ОН — высокореакционноспособных молекул с неспаренными электронами.
Перекись водорода (H₂O₂) впервые была обнаружена на Европе с помощью картографического спектрометра ближнего инфракрасного диапазона «Галилео» — научного прибора, установленного на борту орбитального аппарата НАСА «Галилео Юпитер». Он был разработан для изучения состава и особенностей поверхности спутников и атмосферы газового гиганта с помощью инфракрасного излучения. Позднее космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) обнаружил повышенный уровень перекиси водорода в неожиданных областях на спутнике Юпитера.
Лабораторные исследования предсказывали, что более высокие концентрации перекиси водорода будут обнаружены в более холодных полярных регионах Европы, но наблюдения JWST показали обратное, обнаружив более высокие уровни в более тёплых экваториальных районах спутника. Эти области, известные как «территории хаоса», отмечены обломками поверхностного льда, которые, по-видимому, смещались, дрейфовали и снова замерзали.
«Распределение перекиси водорода в Европе не подчиняется температурной зависимости, предсказанной для чистого водяного льда», — пишут исследователи в своей статье. Лабораторные исследования неизменно показывают, что в более холодном льду содержится больше H₂O₂, а в более теплом — меньше.
В новом исследовании учёные сообщают, что заметили повышенный уровень углекислого газа (CO2) в зонах хаоса наряду с повышенным уровнем H2O2. По словам исследователей, это, вероятно, связано с утечкой CO2 из подземного океана Европы через трещины во льду.
На этой визуализации Европы показано температурное поле, полученное в результате моделирования динамики мирового океана ледяного спутника Юпитера: горячие струи (красные) поднимаются с морского дна, а холодная жидкость (синяя) опускается вниз с границы льда и океана. Больше тепла поступает в ледяной панцирь вблизи экватора, что соответствует распределению хаотичных ландшафтов на Европе. К. М. Содерлунд/NASA/JPL/Университет Аризоны
Поэтому команда задалась вопросом, может ли присутствие CO2 изменять химический состав льда.
«Может ли присутствие CO2 способствовать усилению образования перекиси в областях хаоса на Европе, указывая на состав поверхности, более благоприятный для образования этого радиолитического окислителя?» — пишут они в своей статье. «Эту гипотезу подтверждают предварительные эксперименты с облучёнными смесями H2O-CO2, которые показывают повышенный выход H2O2 по сравнению с чистым водяным льдом».
Чтобы найти окончательный ответ, они «смоделировали условия на поверхности Европы внутри вакуумной камеры, поместив туда водяной лёд, смешанный с CO2», – заявил Берекет Мамо, аспирант Техасского университета в Сан-Антонио и подрядчик Юго-Западного исследовательского института. «Затем мы облучили эту ледяную смесь энергичными электронами, чтобы увидеть, как меняется выработка перекиси».
Эксперимент подтвердил подозрения группы: даже небольшое количество CO2 в водяном льду может значительно увеличить выработку перекиси водорода при температурах, схожих с температурами на поверхности Европы, что помогает объяснить неожиданные наблюдения JWST.
Это происходит потому, что молекулы CO2 действуют как «молекулярные поглотители», захватывая любые случайные электроны, возникающие при воздействии излучения на лёд. Захватывая эти электроны, CO2 помогает защитить перекись водорода от разрушения при дальнейших ударах или реакциях.
«Синтез окислителей, таких как перекись водорода, на поверхности Европы важен с астробиологической точки зрения», — заявил соавтор исследования Ричард Картрайт из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. «Фактически, целая миссия НАСА, Europa Clipper, прямо сейчас направляется к системе Юпитера, чтобы исследовать этот ледяной спутник и помочь нам понять, пригодна ли Европа для жизни».
«Наши эксперименты дают ключ к лучшему пониманию наблюдений JWST Europa и служат прелюдией к предстоящим исследованиям с близкого расстояния с помощью Europa Clipper и космического аппарата JUICE Европейского космического агентства», — добавил Картрайт.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба обнаружил, что подо льдом Европы, спутника Юпитера, царит «хаос». Новые наблюдения, полученные с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST), рисуют новую картину спутника Юпитера Европы и раскрывают скрытую химию внутренних частей ледяного спутника.
Десятилетиями учёные представляли себе замёрзшую поверхность Европы как неподвижную, безмолвную оболочку. Но новые наблюдения показывают, что на самом деле это динамичный мир, далекий от застывшего во времени.
«Мы считаем, что поверхность довольно пористая и достаточно теплая в некоторых областях, чтобы лед мог быстро перекристаллизоваться», — заявил Ричард Картрайт, спектроскопист из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса и ведущий автор нового исследования .
Возможно, ещё более захватывающим является то, что эта поверхностная активность открывает нам о подземном океане Европы. Наличие геологической активности и постоянный обмен веществ между недрами и поверхностью делают «хаотичные ландшафты» — сильно нарушенные области, где глыбы льда, по-видимому, откололись, дрейфовали и снова замерзли — особенно ценными как потенциальные окна в недра Европы.
Исследование было сосредоточено на двух регионах в южном полушарии Европы: области Тара и Поуис. Область Тара, в частности, выделяется как один из самых интересных регионов спутника. Наблюдения с телескопа JWST обнаружили кристаллический лёд как на поверхности, так и в более глубоких слоях, что ставит под сомнение прежние представления о распределении льда на Европе.
Миссия НАСА по наблюдению за Юпитером «Юнона» сделала самый близкий на сегодняшний день снимок загадочной покрытой льдом луны газового гиганта Европы. NASA/JPL-Caltech/SwRI
Измеряя спектральные свойства этих «хаотичных» областей с использованием данных дистанционного зондирования, ученые могут получить ценную информацию о химическом составе Европы, а также о ее потенциальной пригодности для жизни, пояснили они в статье, опубликованной 28 мая 2025 года в журнале The Planetary Science Journal.
«Наши данные убедительно свидетельствуют о том, что наблюдаемое нами явление имеет внутреннее происхождение, возможно, из подземного океана, находящегося на глубине почти 20 миль (30 километров) под толстой ледяной оболочкой Европы», — заявил Уджвал Раут, руководитель программы в Юго-Западном исследовательском институте и соавтор исследования.
Раут и его команда провели лабораторные эксперименты, чтобы изучить процесс замерзания воды на Европе, поверхность которой постоянно бомбардируется заряженными частицами из космоса. В отличие от Земли, где лёд естественным образом образует гексагональную кристаллическую структуру, интенсивное излучение на Европе разрушает структуру льда, превращая его в так называемый аморфный лёд — неупорядоченную, некристаллическую форму.
Эксперименты сыграли решающую роль в демонстрации изменений льда с течением времени. Изучая, как лед переходит из одного состояния в другое, ученые могут больше узнать о динамике поверхности спутника. В сочетании с новыми данными JWST эти результаты дополняют растущий массив доказательств того, что под ледяной оболочкой Европы находится обширный скрытый жидкий океан.
«В этом же регионе […] мы видим множество других необычных вещей, включая убедительные доказательства наличия хлорида натрия, похожего на поваренную соль, вероятно, из его внутреннего океана», — сказал Картрайт. «Мы также видим одни из самых убедительных доказательств наличия CO₂ и перекиси водорода на Европе. Химия в этом месте действительно странная и захватывающая».
Имитация вида с поверхности Европы, одного из четырёх галилеевых спутников Юпитера. NASA
Эти регионы, отмеченные трещиноватыми особенностями поверхности, могут указывать на геологическую активность, выталкивающую материал из-под ледяного панциря Европы.
Прибор NIRSpec, установленный на JWST, особенно хорошо подходит для изучения поверхности Европы, поскольку он способен обнаруживать ключевые химические характеристики в широком диапазоне инфракрасных длин волн. В их числе особенности, связанные с кристаллическим водяным льдом и особой формой углекислого газа, называемой ¹³CO₂, которые важны для понимания геологических и химических процессов на спутнике.
NIRSpec может одновременно измерять все эти характеристики, а также создавать подробные карты распределения этих материалов по поверхности Европы. Высокая чувствительность и способность собирать как спектральные, так и пространственные данные делают его идеальным инструментом для изучения того, что находится под ледяной корой Европы.
Группа обнаружила более высокий уровень углекислого газа в этих районах, чем в соседних. Они пришли к выводу, что он, вероятно, имеет подземное происхождение, а не внешние источники, такие как метеориты, что привело бы к более равномерному распределению.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Более того, углекислый газ нестабилен в условиях интенсивной радиации Европы, что говорит о том, что эти отложения образовались относительно недавно и связаны с продолжающимися геологическими процессами. «Появляется всё больше доказательств существования жидкого океана под ледяным панцирем Европы, и это делает это исследование ещё более захватывающим по мере того, как мы продолжаем узнавать всё больше», — сказал Раут.
Ещё одним интригующим открытием стало наличие углерода-13, изотопа углерода. «Откуда берётся этот 13CO2? Это сложно объяснить, но каждая дорога ведёт к внутреннему источнику, что согласуется с другими гипотезами о происхождении 12CO2, обнаруженного в регионе Тара» , — сказал Картрайт.
Данное исследование проводится в то время, когда миссия NASA Europa Clipper находится на пути к спутнику Юпитера, прибытие которого ожидается в апреле 2030 года. Космический аппарат совершит десятки пролетов, каждый из которых будет приближать его к поверхности Европы, чтобы собрать важные данные об океане, скрытом под ледяной коркой спутника.
Области «хаоса» на спутнике Юпитера Европе могут содержать ключи к возможному существованию жизни в океане под ледяной корой спутника.
Другой взгляд на старую теорию придаёт больше веса идее о том, что подземный океан Европы может быть богат кислородом, выпавшим из ледяного панциря спутника Юпитера по мере формирования неоднородного рельефа на поверхности. Более того, согласно новому исследованию, уровень кислорода в подземных океанах Европы может быть таким же высоким, как и в океанах Земли, что подтверждает аргументы о пригодности этого ледяного спутника для жизни. Исследование было опубликовано 10 февраля 2022 года в журнале Astrophysical Journal Letters.
«Это дает решение одной из самых нерешенных проблем, связанных с обитаемостью подземного океана Европы», — заявил ведущий исследователь Марк Хессе, профессор кафедры геологических наук Техасского университета в Остине.
Мы уже знаем о наличии кислорода на поверхности Европы, поэтому новое исследование сосредоточено на том, в каком количестве кислород попадает в океан, скрытый под ледяной корой спутника толщиной 15 километров (10 миль). Ледяная кора состоит из водорода и кислорода. Излучение, проникающее на поверхность спутника с близлежащего Юпитера, реагирует со льдом, образуя свободный кислород и другие соединения с окислителями (например, перекись водорода).
Иллюстрация художника, показывающая, как под поверхностью «хаос-террана» на Европе, спутнике Юпитера, может скапливаться жидкая вода. NASA/JPL-Caltech
Новое исследование, включающее физическое компьютерное моделирование процессов на поверхности Европы, показало, что при частичном таянии ледяного покрова спутника образуется снежная каша, известная как рассол. Сила, возникающая при просачивании этой каши сквозь лёд, создаёт во льду «волну пористости», заставляя поры временно расширяться. Это расширение создаёт путь для сползания насыщенного кислородом рассола с поверхности в океан.
Как говорится в заявлении Техасского университета, перенос соленой воды «оказывается эффективным способом доставки кислорода через лед, при этом 86% кислорода, поглощаемого на поверхности, перемещается волной по всему пути к океану».
Скорость доставки, по-видимому, коррелирует с краткими моментами в геологической истории Европы, когда на ней формируется так называемая область хаоса. На этом ледяном спутнике известно пять областей «хаоса», и учёные полагают, что они возникли в более тёплые периоды, когда глыбы тающего льда перемещались по поверхности, а затем снова оказывались в ловушке, поскольку вокруг них намерзал свежий лёд.
Однако пока неясно, сколько кислорода попадает в океан. Модель предполагает «широкий диапазон уровней кислорода», поступающих в океан Европы с течением времени, с разбросом в 10 000 раз.
Хаотическая местность Европы, сфотографированная орбитальным аппаратом «Галилео». NASA/JPL-Caltech/Институт SETI
Однако только самые высокие оценки показывают, что уровень кислорода в океане Европы аналогичен уровню на Земле, добавил в своем заявлении соавтор и исследователь Стивен Вэнс из Лаборатории реактивного движения НАСА.
Но если действительно наблюдается самый высокий уровень кислорода, сказал Вэнс, «заманчиво представить себе некий вид аэробных организмов, живущих прямо подо льдом», — сказал он. («Аэробные» — это организмы, которые процветают в условиях, насыщенных кислородом).
Не связанные с этим исследования, проведенные с помощью космического телескопа «Хаббл», показали, что из шлейфов поднимается водяной пар, что усилило волнение относительно перспектив обитаемости планеты, поскольку ожидается, что в 2030-х годах на ней появятся новые миссии, такие как Europa Clipper от NASA.
Приборы Europa Clipper включают радиолокационный зонд, предоставленный Техасским университетом в Остине, для поиска компонентов, которые могут иметь решающее значение для жизни на Европе. Как сообщается на сайте NASA, исследование включает в себя зондирование океана, измерение толщины льда и оценку его структуры и свойств поверхности.
Вэнс отметил, что, хотя «Клипер» — это орбитальная миссия, космический аппарат, возможно, сможет уточнить оценки содержания кислорода на спутнике. Однако для более точной оценки перспективности соляного транспорта может потребоваться посадка.
На снимке, сделанном с космического аппарата НАСА «Юнона» в 2021 году, вращающегося вокруг Юпитера, запечатлен ранее невиданный регион ледяного спутника, в котором, по-видимому, из шлейфов вырабатывается водяной пар, а в океане могут быть пригодные для жизни условия.
Изображение было получено с расстояния почти 80 000 километров (50 000 миль), когда «Юнона» выполняла свою основную миссию по исследованию атмосферы Юпитера. Разрешение, конечно, довольно грубое, поскольку отдельные пиксели отображаются на расстоянии примерно от 50 до 60 км (31–37 миль) каждый. Однако можно увидеть изменения альбедо, или отражательной способности света, на этом в остальном очень ярком спутнике.
Европа — популярное место, многократно сфотографированное космическими аппаратами. Первые снимки крупным планом были сделаны в 1970-х годах с двух космических аппаратов НАСА «Пионер» и «Вояджер», которые показали ледяную поверхность, испещренную трещинами. Ещё более детальные изображения были получены во время миссии «Галилео», которая вращалась вокруг Юпитера и его спутников с 1995 по 2003 год.
Космический аппарат «Юнона» впервые сфотографировал северный полюс Европы издалека. Представители НАСА заявили, что это их первый снимок этого региона, и будущие пролёты позволят получить более чёткие изображения. NASA/SwRI/MSSS/Андреа Лак
Мимо Европы пролетало немало космических аппаратов по пути в другие пункты назначения, а космический телескоп «Хаббл» и другие телескопы, находящиеся вблизи Земли или на ней, время от времени обращают взоры на Луну. Но ограничением этих различных взглядов является то, что все они находились на эклиптике или вблизи неё — плоскости, в которой вращаются Солнце, планеты Солнечной системы и многие её спутники.
У «Юноны», напротив, более полярная орбита, которая уже позволила получить уникальные снимки Юпитера, например, показать масштабы и стабильность его полярных циклонов. Фотография Европы была создана учёным-любителем Андреа Лак с использованием данных, полученных с камеры JunoCam.
На пресс-конференции не обсуждались возможные научные исследования на полюсах Европы, однако в предыдущих рецензируемых исследованиях обсуждались переходный водяной пар на южном полюсе или попытки геологического картирования с максимально возможным приближением к полюсам.
Космический телескоп «Хаббл» НАСА также обнаружил водяной пар на океанической луне Юпитера Европе в 2021 году, что может дать новые подсказки о ледяных спутниках в нашей Солнечной системе и за ее пределами.
Ранее «Хаббл» обнаруживал водяной пар на Европе — в виде видимых шлейфов, которые спорадически возникают и временно простираются, возможно, на 200 километров в космос от ледяной оболочки спутника, покрывающей огромный, погребённый под водой океан жидкой воды. Но это новое открытие — нечто совершенно иное.
Лоренц Рот, исследователь из Королевского технологического института KTH в Стокгольме, Швеция, проанализировал архивные ультрафиолетовые наблюдения Европы, проведенные космическим телескопом «Хаббл» с помощью его инструмента Space Telescope Imaging Spectrograph в 1999, 2012, 2014 и 2015 годах.
Анализ выявил наличие значительного количества водяного пара в заднем полушарии Европы — том, которое обращено в сторону от орбитальной траектории спутника вокруг Юпитера. Этот водяной пар сохранялся в течение длительного времени, в отличие от кратковременных струй, сообщил Рот в исследовании, опубликованном в сентябре 2021 года в журнале Geophysical Research Letters .
Недавно Рот и его коллеги использовали похожую технологию для обнаружения водяного пара на Ганимеде, спутнике Юпитера, крупнейшем спутнике Солнечной системы.
«Наблюдение за водяным паром на Ганимеде и на обратной стороне Европы расширяет наше понимание атмосфер ледяных спутников», — заявил Рот. «Однако обнаружение стабильного содержания воды на Европе несколько более удивительно, чем на Ганимеде, поскольку температура поверхности Европы ниже, чем у Ганимеда».
Европа отражает солнечный свет эффективнее Ганимеда, и поэтому она примерно на 33 градуса Цельсия холоднее, чем более крупный спутник, заявили представители НАСА. Максимальная температура на Европе достигает около минус 160 градусов Цельсия, однако, судя по всему, там происходит сублимация значительного количества льда, который превращается в пар и уносится в космос.
Интригу добавляет тот факт, что этот водяной пар сосредоточен в заднем полушарии Европы. По словам представителей НАСА, причина этого пока неясна.
Турбулентные, закрученные течения в подземном море Европы могут влиять на вращение и геологию ледяной коры спутника. Ученые утверждают, что огромный бурлящий океан внутри Европы, спутника Юпитера, может влиять на вращение его ледяной коры.
Новое моделирование с помощью суперкомпьютера показывает, что воды внутреннего мирового океана могут оказывать воздействие на кору Европы — возможно, достаточно сильное, чтобы со временем повлиять на скорость вращения ледяной оболочки спутника.
Уже известно, что внешняя ледяная кора Европы, вероятно, свободно плавает и вращается с другой скоростью, чем океан и каменистое ядро спутника под ним. Однако новая модель впервые указывает на то, что океанические течения Европы играют роль в скорости вращения замёрзшего внешнего слоя спутника.
«Раньше, благодаря лабораторным экспериментам и моделированию, было известно, что нагревание и охлаждение океана Европы могут вызывать течения. Теперь наши результаты выявляют связь между океаном и вращением ледяного панциря, которая ранее никогда не рассматривалась», — заявил Хэмиш Хей, исследователь из Оксфордского университета в Англии и ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале JGR: Planets в 2023 году.
Большая часть исследований и дискуссий о влиянии на кору Европы была сосредоточена на огромной внешней силе гравитационного поля Юпитера. Новое исследование рассматривает, как радиоактивный распад и приливной нагрев в недрах Европы, а также её общее вращение могут вызывать течения и создавать турбулентное сопротивление внутри ледяной оболочки.
«Для меня было полной неожиданностью, что происходящее в океанической циркуляции может настолько повлиять на ледяной панцирь. Это был огромный сюрприз», — сказал соавтор исследования Роберт Паппалардо из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.
Модель также намекает на то, что океанические течения Европы могут быть ответственны за часть геологии, видимой на замерзшей поверхности спутника, которая испещрена линиями и трещинами.
Потрясающие портреты загадочной ледяной луны Юпитера Европы, сделанные миссией НАСА «Юнона» во время ее близкого пролета в октябре 2022 года демонстрируют спутник, который, возможно, является пристанищем внеземной жизни, в неожиданных цветах.
Новые снимки были сделаны камерой JunoCam аппарата «Юнона» во время пролета зонда мимо Европы 29 сентября, а затем отправлены энтузиастам-обработчикам изображений, которые порой придали им почти художественную обработку.
Недавно опубликованные изображения демонстрируют ранее неисследованные особенности поверхности, которые могут пролить свет на процессы, происходящие в потенциально пригодном для жизни океане под толстой ледяной корой Европы. Снимки, полученные в течение всего нескольких минут, включают в себя снимок спутника, сделанный камерой JunoCam с высоты 1500 километров над поверхностью Европы. На снимке запечатлен регион Annwn Regio, известный тем, что учёные называют хаотичным рельефом – лабиринтом хребтов, бороздок и трещин, пронизывающих ледяную поверхность.
Вид на спутник Юпитера, Европу, полученный миссией NASA «Юнона» во время её близкого пролёта 29 сентября. В момент съёмки космический аппарат находился на высоте 1500 километров (945 миль) над поверхностью спутника. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Обработка изображения: Бьёрн Йонссон. CC BY-NC-SA 2.0
Изображение, обработанное Бьёрном Йонссоном, отображает поверхность с разрешением около 1 км на пиксель, выявляя многочисленные яркие и тёмные впадины, а также ранее неизвестные углубления. Кратер Калланиш, который зонд НАСА «Галилео» изучал в конце 1990-х — начале 2000-х годов, виден в правом нижнем углу в виде круглого тёмного пятна.
На двух снимках показан один и тот же участок поверхности Европы, сравнивая разные подходы к обработке: один с минимальной обработкой, другой с усиленным цветовым контрастом, который выделяет особенности поверхности. На более обработанном изображении видны тени, отбрасываемые множеством шрамов.
Наконец, чрезвычайно стилизованное изображение Фернандо Гарсии Наварро придает довольно простой белой и коричневатой луне экстравагантный психоделический вид.
Сравнение минимально обработанного и сильно обработанного изображения одного и того же участка поверхности Европы. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Обработка изображения: Наванит Кришнан С.
«Учёные-любители, работающие с Juno, являются частью глобального объединённого усилия, которое открывает новые перспективы и открывает новые идеи», — заявила Кэнди Хансен, ведущий соисследователь камеры JunoCam в Институте планетологии в Аризоне. «Зачастую учёные-любители полностью игнорируют потенциальное научное применение изображения, сосредотачиваясь на том, как Juno вдохновляет их воображение или художественный вкус, и мы приветствуем их творческий подход».
В октябре 2022 года «Юнона» пролетела на высоте 412 км над замёрзшей поверхностью Европы, приблизившись к спутнику на максимальное расстояние и оказавшись ближе к нему, чем любой другой космический аппарат с 2000 года, когда мимо него пролетел аппарат «Галилео». Пролетая в космосе со скоростью 24 км/с, «Юнона» сделала самый подробный на сегодняшний день снимок Европы. Этот манёвр был не только для осмотра достопримечательностей; он также скорректировал траекторию зонда вокруг Юпитера, сократив время, необходимое для обращения вокруг газового гиганта, с 43 до 38 дней, говорится в заявлении НАСА.
На снимке, охватывающем область длиной 93 мили (150 километров) и шириной 125 миль (200 километров), также видна странная впадина в форме музыкальной четвертной ноты, протянувшаяся на 42 мили (67 километров) с севера на юг и на 23 мили (37 километров) с востока на запад в нижней половине изображения. Крошечные белые точки, разбросанные по всему снимку, как заявили учёные , являются «следами проникновения высокоэнергетических частиц из-за сильной радиации вокруг Луны».
Европа. НАСА
Juno сделала снимок с помощью своей камеры Stellar Reference Unit (SRU), которая обычно помогает Juno сохранять ориентацию, определяя положение космического аппарата относительно звезд в окружающем космосе, но во время пролета SRU также выполняла функцию научного прибора, запечатлевая потрясающее черно-белое изображение.
На снимке показана поверхность Европы с разрешением от 256 до 340 метров на пиксель. Примечательно, что SRU сделал снимок ночью, когда единственным источником света, освещающим Луну, был свет, отражающийся от верхних слоев облаков Юпитера.
Ранее SRU доказал свою ценность в съемке изображений в условиях низкой освещенности, когда он сделал снимки слабых колец Юпитера и обнаружил поверхностные молнии в атмосфере Юпитера.
Поверхность Европы. НАСА
Смотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
