Телескоп заметил странные изменения на спутнике Юпитера. Ранее ученые подозревали, что там может быть жизнь
Ледяные миры Солнечной системы давно привлекают внимание планетологов своей загадочностью и потенциальной обитаемостью. Один из таких объектов, вращающийся вокруг газового гиганта Юпитера, особенно интригует ученых. Его поверхность, покрытая толстым слоем льда, испещрена трещинами и хаотичными структурами, намекающими на скрытые под ней процессы. Долгое время считалось, что эти ледяные просторы статичны. Однако последние данные, полученные с помощью передовых астрономических инструментов, заставляют пересмотреть это представление и открывают новые перспективы в понимании динамики этого удивительного спутника.
Загадка Европы
Европа, одна из четырех крупнейших лун Юпитера, является объектом пристального изучения. Ее гладкая, но потрескавшаяся ледяная оболочка, как полагают ученые, скрывает под собой глобальный соленый океан жидкой воды. Это делает Европу одним из главных кандидатов на поиски внеземной жизни в нашей Солнечной системе. Однако доказательства существования этого подповерхностного океана и его взаимодействия с поверхностью до сих пор были косвенными. Спектральный анализ и геологическое картирование давали лишь частичное представление о сложных процессах, формирующих облик этой луны.
Новейшие наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), позволили ученым заглянуть глубже в тайны Европы. Данные телескопа указывают, что ледяная поверхность Европы постоянно меняется. Это свидетельствует о наличии активного источника воды, вероятнее всего, того самого подповерхностного океана, и о продолжающихся геологических процессах. Доктор Уджвал Раут из Юго-Западного исследовательского института (SWRI) сообщил об изменениях, отраженных в исследованиях JWST. На поверхности Европы присутствует не только аморфный лед, но и кристаллический, что указывает на недавнее обновление поверхности свежим материалом из недр.
«Наши данные показали убедительные признаки того, что наблюдаемые нами явления должны исходить изнутри, возможно, из подповерхностного океана, находящегося почти на 30 километров ниже толстой ледяной коры Европы, — заявил Раут. — Эта область трещиноватых поверхностных материалов может указывать на геологические процессы, выталкивающие подповерхностные материалы наверх. Когда мы видим свидетельства наличия CO2 на поверхности, мы думаем, что он должен был прийти из океана под поверхностью. Доказательства существования жидкого океана под ледяной оболочкой Европы накапливаются, что делает это таким захватывающим по мере того, как мы узнаем все больше».
Изменения, наблюдаемые на Европе, происходят в очень короткие сроки, возможно, в течение двух недель в некоторых местах. Это говорит о высокой динамичности процессов криовулканизма и тектоники плит на ледяной луне.
Европа, как галилеев спутник, обращается близко к планете и внутри ее мощного магнитного поля. Таким образом, поверхность подвергается бомбардировке радиацией. Она приливно синхронизирована, то есть всегда обращена к Юпитеру одной и той же стороной. Европа имеет каменисто-металлическое ядро, покрытое океаном и увенчанное ледяной оболочкой, которая геологически довольно молода — ей не более 180 млн лет. Это говорит о том, что ее поверхность обновлялась изнутри. Спектральные исследования JWST показывают, что лед кристаллизуется по-разному в разных местах.
Обычно водяной лед замерзает в гексагональные кристаллы. Однако на Европе заряженные частицы, захваченные магнитным полем Юпитера, бомбардируют поверхность, разрушая кристаллическую структуру льда и превращая его в аморфный лед. Если бы это было все, что когда-либо происходило с поверхностью Европы, следовало бы ожидать повсеместного распространения аморфного льда. Вместо этого спектральные исследования JWST выявили наличие кристаллического льда, а также других поверхностных образований, таких как хребты и трещины, которые не объясняются радиацией.
Ученые предполагали, что поверхность Европы покрыта очень тонким (возможно, толщиной в полметра) слоем аморфного льда, защищающего кристаллический лед под ним. Новые данные о кристаллическом льде на поверхности также появляются в других областях, особенно в районе, известном как Тара Реджио (Tara Regio). По словам соавтора Ричарда Картрайта из Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса, в некоторых местах поверхность может быть иной, чем ожидалось.
«Мы думаем, что поверхность достаточно пористая и достаточно теплая в некоторых областях, чтобы позволить льду быстро рекристаллизоваться, — сказал Картрайт. — Кроме того, в этом же регионе, обычно называемом хаотической областью, мы видим много других необычных вещей, включая лучшие доказательства наличия хлорида натрия, подобного поваренной соли, вероятно, происходящего из ее внутреннего океана. Мы также видим одни из самых убедительных доказательств наличия CO2 и перекиси водорода на Европе. Химия в этом месте действительно странная и захватывающая».
Обнаруженный в этой области CO2 включает как наиболее распространенный тип углерода с атомной массой 12, так и более редкий, тяжелый изотоп с атомной массой 13. Это поднимает вопросы о происхождении CO2.
Откуда вода?
Так как же вода выталкивается на поверхность? Существуют два основных источника тепла: приливный нагрев из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером и другими спутниками, и радиоактивный распад в ядре. Оба эти процесса нагревают подповерхностный океан и могут выталкивать воду на поверхность. Хаотический рельеф, наблюдаемый в таких местах, как Тара Реджио, мог образоваться в результате подъема материала через диапиры (своего рода трубы, по которым более теплая вода и ледяная каша поднимаются к поверхности). Как только эта вода достигает поверхности, она быстро замерзает, образуя кристаллический лед, обнаруженный JWST. Вода также выносит на поверхность растворенный CO2 и другие материалы, включая возможные биосигнатуры. Другим механизмом доставки воды на поверхность являются плюмы — гейзеры, выбрасывающие на поверхность ледяные частицы.
Это обновление поверхности кристаллическим льдом относительно недолговечно. Постоянная бомбардировка заряженными частицами немедленно начинает превращать его в аморфный лед. Авторы статьи утверждают, что процесс изменения льда под действием заряженных частиц может занимать всего 15 дней на ведущем полушарии Европы. Ее поверхность постоянно обновляется, а заряженные частицы быстро разрушают этот лед, Европа очень активна.
Предстоящая миссия Europa Clipper должна будет более детально изучить эти регионы во время своих многочисленных близких пролетов мимо этой крошечной луны, что поможет раскрыть еще больше секретов этого потенциально обитаемого мира и, возможно, найти ответ на вопрос о существовании жизни за пределами Земли. Эти исследования имеют огромное значение для астробиологии и планетарной геофизики.
