Что интересного увидит JUICE на Европе

Европейское космическое агентство (ESA) 14 апреля отправило в космос исследовательский аппарат Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). Главной его задачей будет подробное изучение трех из четырех крупнейших спутников Юпитера. И самый интересный из них — Европа, на которой под льдом существует океан жидкой воды.

Аппарат JUICE будет исследовать Европу
Аппарат JUICE будет исследовать Европу

Миссия JUICE

Автоматический зонд JUICE стартовал 14 апреля с космодрома Куру во Французской Гвиане. Он разработан специалистами ESA специально для исследования трех крупных спутников Юпитера, похожих на ледяные шары — Европы, Ганимеда и Каллисто. Кроме того, он должен дистанционно исследовать четвертый спутник — Ио, самый близкий к планете-гиганту из «большой четверки».

Но перед тем, как это произойдет, зонду предстоит проделать немалый путь. В течение шести лет он будет летать по внутренней части Солнечной системы и осуществит четыре гравитационных маневра в окрестностях Земли и Венеры. Только в 2031 году он достигнет системы газового гиганта и начнет исследовать его спутники.

Юпитер и его четыре крупнейших спутника
Юпитер и его четыре крупнейших спутника. Источник: phys.org

На борту аппарата размещены две камеры видимого диапазона, три спектрографа, работающих в видимом, ультрафиолетовом и микроволновом спектре, лазерный высотомер, радар и детектор гравитационных аномалий. Все это позволит ему исследовать поверхность ледяных спутников и то, что находится под ней. Наиболее интересным объектом его исследований должна стать Европа.

На что похожа Европа

Европа — это второй по расстоянию от Юпитера и самый маленький по размеру из четырех крупных спутников гигантской планеты. Ее диаметр составляет 3121 км, то есть она чуть меньше земной Луны. Среднее расстояние этого небесного тела от газового гиганта примерно вдвое больше среднего радиуса лунной орбиты.

Европа делает один оборот вокруг центральной планеты чуть более 85 часов. При этом ее вращение вокруг собственной оси синхронизировано с орбитальным. В результате из одного полушария спутника Юпитер виден всегда, а из другого — никогда. Солнце в небе Европы выглядит маленьким и тусклым, двигаясь довольно медленно. Цикл смены дня и ночи там длится те же 85 часов.

Кроме того, вращение Европы находится в резонансе с другими спутниками Юпитера. Ио совершает свое путешествие вокруг Юпитера за ровно вдвое меньше времени, а Ганимед, наоборот, вращается вдвое медленнее.

Вращение спутников Юпитера
Вращение спутников Юпитера. Источник: Википедия

Из-за близости своих соседей Европа испытывает значительное действие приливных сил. Они разогревают ее ядро и заставляют равномерную смесь камней и водяного льда, из которого она когда-то образовалась, таять. За миллиарды лет этот процесс завершился. Все тяжелые камни оказались в центре спутника, а лед остался снаружи. Это хорошо видно по тому, насколько светлой и однородной издали выглядит его поверхность. Этим он очень сильно отличается от других тел, вращающихся вокруг Юпитера. Кроме того, Европа — наиболее сферическое тело Солнечной системы: максимальные отклонения ее фигуры от сферы не превышают 200 м.

Загадка ледяной коры, которую раскроет JUICE

Именно с ледяной корой Европы связан один из секретов, который должен разгадать JUICE. Дело в том, что она слишком белая и чистая. Небесное тело, лишенное атмосферы, должно быть усеяно кратерами от метеоритных ударов. Но на этом спутнике Юпитера их почти нет.

Поверхность Европы
Поверхность Европы. Источник: NASA

Зато есть многочисленные трещины, которые покрывают ее поверхность, и линии, очень напоминающие «закрытые» трещины. Все это приводит к мысли, что жидкая вода постоянно поступает изнутри и обновляет поверхностный слой. На вопрос о том, как быстро это происходит — за сотни, тысячи или миллионы лет — наука пока ответить не может. Это и должен исследовать европейский зонд.

С уверенностью можно сказать только одно: толщина ледяного панциря Европы измеряется километрами и даже десятками километров. А вот по поводу того, что внутри него может находиться, существует немало предположений.

К примеру, в этой толще возможны «карманы», заполненные жидкой водой. Они есть внутри полярных ледников Земли, где они достаточно небольшие, но буквально кишат микроскопической жизнью, поскольку неплохо насыщены кислородом. На Европе может наблюдаться то же, только в значительно большем масштабе.

Водяные карманы под льдом Европы
Водяные «карманы» подо льдом Европы. Источник: Justice Blaine Wainwright

Подледный океан

Из того, что ледяная кора Европы постоянно обновляется, следует самая интересная ее особенность. Подо льдом должен скрываться океан жидкой воды. Непосредственными наблюдениями его существование не подтверждено, однако в том, что он действительно есть, мало кто из ученых сомневается.

Пока неизвестно, на какой глубине находится дно океана Европы. Большинство ученых придерживается мнения, что толща воды составляет 100 км. Это в девять раз превышает самую глубокую точку мирового океана на Земле. В нем царит полнейший мрак, ведь маленькое далекое солнце не может пробиться сквозь ледяную кору, толщина которой достигает 10–30 км.

Однако в некоторых местах через нее может проникать кислород. Такие точки называются хаосами. С точки зрения постороннего наблюдателя — например, аппарата JUICE — они выглядят как большое количество линий, пересекающихся в одном месте под разными углами. Здесь образуются бессистемные накопления ледяных скал.

Хаосы на Европе
Хаосы на Европе. Источник: рhys.org

Однако ученые подозревают, что у хаосов есть и внутренняя структура. Их нижняя часть может выглядеть как трещины и каналы, которыми почти до самой поверхности поднимается вода, насыщенная в этих местах кислородом. Это предположение JUICE тоже сможет проверить.

Течения на Европе

С тем, как движется ледяная кора Европы и какая глубина ее океана, тесно связан вопрос о течениях в нем. Именно они, по мнению ученых, являются движущей силой, которая определяет, какие трещины раскрываются, а какие закрываются.

В земных океанах течения формируют солнечный свет и береговая линия. Теплая вода из экваториальных зон движется к полюсам, минуя при этом континенты. Навстречу ей движется холодная вода.

Подводные вулканы
Подводные вулканы. Источник: www.vulkaner.no

В океанах Европы, где нет ни берегов, ни солнечного света, первоисточником течений являются термальные источники на их дне. Теплая вода от них поднимается сначала вверх, а затем начинает отклоняться в сторону, формируя глобальные потоки. Их существование до сих пор дискуссионно, но вполне возможно, что новый зонд что-нибудь сможет о них рассказать.

Жизнь в подледном океане

А вот самой большой загадки маленького ледяного спутника JUICE практически не будет затрагивать. Дело в том, что сейчас Европа — лучший кандидат на существование внеземной жизни в Солнечной системе.

На нашей планете жизнь в основном существует благодаря зеленым растениям, превращающим солнечный свет в химическую энергию. Однако на дне океанов, где нет солнечного света, в основе пищевой цепочки лежит процесс добычи бактериями энергии из обогащенных вулканическими соединениями термальных вод.

Возможно, в Европе существует жизнь
Возможно, на Европе существует жизнь. Источник: NASA/JPL

Живые организмы могут существовать там, где есть подводные вулканы. При этом они способны обходиться не только без света, но и кислорода. Все, что мы знаем об этих организмах на Земле, свидетельствует о том, что они могли бы существовать и в океане Европы.

Но мы до сих пор не знаем даже, есть ли на этом спутнике хоть какая-то сложная органика, не говоря уже об одноклеточной или многоклеточной жизни. Возможно, спектрографы JUICE смогут найти в выбросах из трещин не только воду, но и вещества биологического происхождения. Однако в основном задача исследовать удивительный подледный мир Европы будет возложена на следующие миссии.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine