Европа: надежда астробиологии

Самый маленький из четырех галилеевых спутников Юпитера, который годами привлекал внимание ученых многих специальностей, станет настоящей… звездой в третьем десятилетии нашего века. СМИ. В сторону Европы полетят зонды, которые внимательно изучат эту необыкновенную луну и попытаются изучить ее внутренности. Перво-наперво.

Открытие

Европа, как и три других главных спутника Юпитера, была открыта 8 января 1610 года. Это сделал Галилей из Падуанского университета с помощью 20-кратного рефрактора. На самом деле он накануне наблюдал за Европой, но из-за небольшого увеличения рефрактора отнесся к Ио и Европе как к одному объекту, разделив их только на следующую ночь. Космические исследования Первыми зондами, пролетевшими рядом с Европой, были Pioneer 10 и 11 — но фотографии, сделанные ими, были относительно низкого качества. Интерес ученых вызвал лишь пролёт зондов «Вояджер» через систему Юпитера в 1979 году. Присланные тогда на Землю фотографии Европы показали её ледяную поверхность. Уже тогда некоторые ученые начали рассматривать возможность существования океана под поверхностью Луны.

В 1995 году космический аппарат «Галилео» вышел на орбиту вокруг Юпитера, запустив научную миссию, в рамках которой он неоднократно исследовал спутники Юпитера за последние восемь лет и сделал самые точные наблюдения на сегодняшний день. На новых, гораздо более подробных фотографиях Европы видны трещины в ледяной корке, которые казались затопленными снизу. С другой стороны, в других регионах создавалось впечатление, что земная кора растрескалась, высвободила немного подповерхностной воды и снова замерзла. К сожалению, у космического корабля «Галилео» были проблемы с антенной и передачей данных на Землю. В результате многие из них так и не дошли до нас, а некоторые участки Луны вообще не были сфотографированы. 

Фото Европы с космического корабля Галилео

Последний зонд, приблизившийся к Европе, — New Horizons. Она сделала снимки в 2007 году по пути к Плутону 14 июля 2015 года. Почти два года назад ученые, работающие с данными космического телескопа Хаббл, заметили большое облако водяного пара над южным регионом Европы. Это говорит о том, что Жидкая вода может просачиваться сквозь земную кору и отрываться от поверхности Луны при извержении гейзера. Либо под поверхностью есть водоемы, либо во льду очень глубокие трещины.

Океан

Европа привлекает внимание ученых, потому что широко распространено мнение, что она находится под поверхностью этой луны. слой жидкой воды. Несмотря на удаленность от Солнца, она может быть жидкой из-за нагревания из-за приливных деформаций, вызванных близостью Юпитера.

Первые предположения о существовании океана в Европе появились в чисто теоретических работах, в которых учитывалась слегка эксцентричная орбита Луны и орбитальный резонанс с другими галилеевыми лунами. Еще больше доказательств достигло Земли на изображениях с «Вояджера» и «Галилео», показывающих хаотические области на поверхности Европы. Некоторые ученые считают, что в этом районе подповерхностный океан выходит на поверхность. Однако это все еще спорная теория, поскольку большинство геологов склоняются к теории «толстого льда», согласно которой подповерхностный океан редко или никогда не взаимодействует напрямую с поверхностью. По оценкам ученых, внешняя ледяная корка имеет толщину 10-30 км, включая так называемую теплый лед, а глубина океана может достигать 100 км. Если эти цифры верны, в Европе может быть конец вдвое больше воды, чем на Земле!

Поперечное сечение внутренней части Европы с изображением ледяной корки, подповерхностного океана и каменного ядра.

С тех пор, как 36 лет назад миссии “Вояджер” прошли вблизи Европы, ученые пытались понять состав красно-коричневого материала, заполняющего трещины и другие геологически молодые области на поверхности Луны. Спектрографические исследования показывают, что эти участки могут быть богаты солями (например, сульфатом магния), которые могут там накапливаться за счет испарения стекающей на поверхность воды. Однако эти типы солей либо бесцветны, либо белые, поэтому за красноватый цвет должен быть ответствен какой-то другой материал. В мае этого года группа ученых из Лаборатории реактивного движения сообщила об экспериментах, в ходе которых им удалось воссоздать красно-коричневый цвет полос. Они могут образовываться, когда соли океана достигают поверхности, а затем обесцвечиваются сильным излучением Юпитера.

Гейзеры

В Европе могут быть периодические гейзеры с высотой столба воды до 200 км над поверхностью! Они появляются, когда Луна находится дальше всего от Юпитера на своей орбите, и исчезают, когда она приближается. Эта закономерность согласуется с предсказаниями моделей приливного воздействия. Стоит отметить, что приливное влияние Юпитера на Европу составляет 1 тыс. раз больше, чем от Земли до Луны. Интенсивность извержений воды в Европе оценивается в 7000 кг/с.

Жизнь в Европе

Европа кажется одним из лучших мест в Солнечной системе для искателей внеземной жизни. Он может существовать в океане под ледяной поверхностью — в среде, похожей на глубины земного океана, особенно вблизи гидротермальных жерл. В мае 2015 года ученые объявили, что соли из недр океана могут покрывать некоторые геологические структуры в Европе. Это может указывать на взаимодействие океана с дном океана, и такое активное взаимодействие может иметь решающее значение для возникновения жизни.

Тепловая энергия приливов стимулирует активные геологические процессы в недрах Европы. Как и Земля, спутник Юпитера может иметь внутренний источник энергии от радиоактивного распада, но количество этой энергии будет в несколько раз меньше энергии приливной силы. Одной только приливной силы недостаточно для поддержания жизни в таком большом океане, но ученые полагают, что она может существовать, например, на границе между океаном и ледяной коркой.

Недавние исследования также показывают существование озер, полностью заключенных в ледяную кору Европы. Они отличаются от жидкого океана намного ниже. Если эти сообщения подтвердятся, это будет еще одно потенциальное место для поиска жизни.

Будущее разведки

Именно благодаря наличию воды, дающей шанс найти жизнь за пределами Земли, уже давно предлагаются миссии по исследованию этого загадочного земного шара. В настоящее время Европейское космическое агентство (ЕКА) готовит миссию JuICE (Jupiter Icy Moon Explorer), которая будет исследовать Европу, Ганимед и Каллисто, а американское НАСА — миссию с многократным облетом Европы, ориентированную исключительно на исследование Европы в ходе серии полеты вокруг него.

Проект ЕСА

О выборе миссии JuICE в рамках научной программы «Cosmic Vision» было объявлено 2 мая 2012 г. Зонд планируется запустить в космос в 2022 г. на ракете-носителе Ariane 5. В систему Юпитер он прибудет в 2030 г. После завершения маневров «Юпитер» и «Юпитер» в 2033 году на орбиту вокруг Ганимеда выйдут другие спутники, которые будут наиболее тщательно изучены в ходе этой миссии.

Художественное видение миссии Jupiter Icy Moon Explorer (ESA)

В случае с Европой зонд JuICE сосредоточится на изучении химических веществ, имеющих решающее значение для происхождения жизни (включая органические соединения), а также на попытках разгадать тайну образования характерных образований на поверхности Луны и Луны. химический состав красного вещества, заполняющего трещины на поверхности. Кроме того, он будет выполнять радиолокационные измерения толщины верхнего ледяного покрова.

проект НАСА

В случае миссии, разработанной НАСА, мы имеем дело с задачей, полностью ориентированной на изучение Европы. Последующие миссии, связанные с этой луной, планировались еще со времен космического корабля «Галилео». Первоначальные предложения — такие как Europa Orbiter или Jupiter Icy Moons Orbiter — включали запуск зонда на орбиту вокруг Европы, но из-за сильного излучения магнитосферы Юпитера от этой идеи отказались. Планируемая в настоящее время миссия включает в себя запуск зонда на орбиту вокруг Юпитера и совершение серии из 45 близких пролетов вблизи Европы на высотах от 25 до 2700 км над поверхностью. Благодаря этому зонд будет гораздо меньше времени подвергаться воздействию вредного излучения. Во время каждого рейса он будет исследовать разные участки поверхности, детально анализируя топографию и толщину ледяной корки. Интересно, что зонд может пройти через гейзер водяного пара на малой высоте. Это позволит исследовать образец подповерхностного океана без необходимости приземляться на поверхность и бурить ледяной щит.

В задачи миссии входят: подтверждение существования и характеристика вод, присутствующих под ледяной коркой, и процессов, происходящих на границе коры и океана, изучение поверхностных образований с акцентом на места, где видна недавняя или текущая геологическая активность и анализ химического состава на поверхности.

Запуск зонда запланирован на 2022-2025 годы — в зависимости от хода работ над системой SLS. Основной план состоит в том, чтобы запустить его на ракете Atlas V 551. Затем космический корабль будет использовать гравитацию Венеры и Земли, чтобы достичь Юпитера через шесть лет после запуска. В случае, если НАСА закончит работу над системой SLS (Space Launch System), эта ракета может быть использована для запуска космического корабля в космос и направления его прямо к Юпитеру. Благодаря этому можно было бы вдвое сократить время полета.