Чи розбризкуються водяні шлейфи на Європі? За справу візьметься місія “Europa Clipper”

Пошук водяних шлейфів на супутнику Юпітера Європі — захоплива перспектива, але вчені попереджають, що пошук буде складним завданням навіть з близької відстані.

Про це розповідають в Лабораторії реактивного руху (JPL) НАСА, передають OstanniPodii.com

У 2005 році світ привабили зображення блискучого водяного шлейфу, що виривається з поверхні супутника Сатурна Енцелада. Гігантський стовп пари, частинок льоду та органічних молекул, що розбризкуються з південної полярної області супутника, дозволили припустити, що під крижаною оболонкою Енцелада знаходиться океан з рідкої води, і підтвердив, що супутник геологічно активний. Шлейф також висунув Енцелад та інші світи у зовнішній Сонячній системі, які не мають атмосфер та перебувають далеко від тепла Сонця, на вершину списку NASA з місць для пошуку ознак життя.

Зараз вчені готують місію до іншого вкритого льодом океанського світу з можливими шлейфами: супутника Юпітера Європи. Космічний апарат NASA “Europa Clipper”, запуск якого запланований на 2024 рік, вивчатиме супутник від глибин до його поверхні, щоб визначити, чи є в ньому інгредієнти, які роблять його придатною для життя домівкою.

На цьому композиційному зображенні показані ймовірні шлейфи водяної пари, що вивергаються з супутника Юпітера Європи. Зображення шлейфів було зроблено з даних, зібраних “Спектрографом для візуалізації” космічного телескопа “Хаббл” у 2014 році. Зображення самої Європи зроблено з даних від місій “Галілео” та “Вояджер”. Credit: NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center

Так само як і Енцелад, Європа геологічно динамічна, а це означає, що обидві вкриті льодом супутники виділяють тепло всередині, оскільки їх тверді шари розтягуються й згинаються від гравітаційного перетягування з їх планетами-господарями та сусідніми супутниками. Це, замість тепла від Сонця, стримує підземні води від замерзання. Тепло також можливо допомагає виробляти або циркулювати хімічним будівельним блокам життя на дні, включаючи вуглець, водень, кисень, азот, фосфор і сірку.

Але на цьому схожість закінчується.

«Багато хто думає, що Європа буде Енцеладом 2.0, зі шлейфами, що постійно розбризкуються з поверхні», — каже Лінне Квік, членкиня наукової групи, що стоїть за камерами “Системи візуалізації Європи” (EIS) на апараті “Europa Clipper”. «Але ми не можемо так само розглядати її; Європа — це зовсім інша бестія», — сказала Квік, яка працює в Центрі космічних польотів імені Годдарда НАСА в Грінбелті, штат Мериленд.

Наявні дані свідчать про те, що Європа може вивергати воду зі своїх надр, як і Енцелад. Зокрема, вчені за допомогою космічного апарата “Галілео”, телескопа “Хаббл” та великих наземних телескопів повідомили про виявлення слабких водяних шлейфів або їх хімічних компонентів на Європі.

Але ніхто не впевнений в цьому. «Ми все ще знаходимося у тому просторі, де є дійсно гостроцікаві докази, але жоден із них не є однозначним», – сказав Метью Маккей Хедман, член наукової групи “Спектрометр візуалізації для картографування Європи” (MISE) апарату “Europa Clipper” та доцент кафедри фізики в Університеті Айдахо.

Це зображення водяних струменів на супутнику Сатурна Енцеладі було зроблено космічним апаратом "Кассіні" 27 листопада 2005 року. Енцелад освітлений Сонцем. Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Вчених приваблюють шлейфи з кількох причин. По-перше, вони, безсумнівно, класні: «Ми вчені, але ми також люди», — сказав Шон Брукс, який працює з науковою групою “Ультрафіолетовий спектрограф Європи” (Europa-UVS) на “Europa Clipper”, перебуваючи у Лабораторії реактивного руху NASA в Південній Каліфорнії.

Але з практичної точки зору, каже Брукс, шлейфи пропонують науковцям легший доступ до нутрощів Європи. «Все зводиться до того, чи є Європа придатна для життя, а для цього потрібне певне розуміння того, що відбувається під поверхнею, куди ми поки не можемо добратися», – сказав він.

Іншими словами, магія Європи, яка є архетипом потенційно життєпридатного світу, прихована від очей глибоко всередині супутника. У порівнянні з Енцеладом, який розміром трохи більше України, Європа становить приблизно чверть розміру всієї Землі, або трохи менше земного Місяця. І дані свідчать про те, що Європа має набагато глибший солоний океан, ніж Енцелад, можливо глибиною від 60 до 160 кілометрів, що означає, що вона може містити приблизно вдвічі більше води, ніж океани Землі. Деякі вчені припускають, що океан Європи може вступати в реакцію з перегрітими породами під її дном, можливо, через гідротермальні джерела. На Землі такі території є осередками хімічної активності, яка живить незліченну кількість істот.

Вчені кажуть, що в крижаному панцирі Європи також можуть бути великі кишені талої води, які з більшою ймовірністю можуть бути джерелом шлейфів, ніж океан. Ці кишені могли б створити затишне середовище проживання і для організмів.

Оскільки вона знаходиться набагато ближче до Юпітера, ніж Енцелад до Сатурна, Європа виробляє більше тепла від тертя, що виникає, коли вона обертається навколо своєї планети-господаря. Враховуючи, що внутрішнє тепло стимулює геологічну активність на скелястих світах, очікується, що Європа матиме більш простору геологію, ніж Енцелад. Деякі вчені передбачають, що в Європі є тектоніка плит, яка зміщує та переробляє крижані блоки, що утворюють поверхню супутника. Якщо це так, то на поверхні Європи могли б циркулювати поживні речовини, вироблені під дією випромінювання від Юпітера, наприклад кисень, у кишенях з рідиною в крижаному панцирі або, можливо, у самому океані. Завдяки “Europa Clipper” вчені отримають можливість перевірити деякі свої передбачення, проаналізувавши хімічний склад шлейфів або сліди, які вони можуть залишити на поверхні.

Вчені попереджають, що шлейфи Європи, навіть якщо вони там є, може бути важко виявити навіть з близької відстані. Вони можуть бути спорадичними, а можуть бути маленькими й тонкими, враховуючи, що гравітація Європи, яка набагато сильніша, ніж в Енцелада, імовірно утримує ці водяні шлейфи близько до поверхні. Це кардинальний відхід від дивовижного стовпа пари Енцелада: він завжди активний і більший, ніж сам супутник, розпилює крижані частинки на сотні кілометрів над поверхнею. «Навіть якщо вони там, шлейфи Європи можуть бути не такими фотогенічними», — сказав Хедман.

Хоча вчені місії “Europa Clipper” розробляють різноманітні креативні стратегії для пошуку активних шлейфів, коли космічний апарат почне досліджувати Європу у 2031 році, вони не покладаються на них у зрозумінні того, що відбувається всередині супутника. «Нам не обов’язково зловити хоча б одного для успішності місії», – сказала Квік.

Квік додала, що кожен інструмент на борту Clipper може стати доказом придатних для життя умов під поверхнею, незалежно від наявності активних шлейфів.

Кілька прикладів того, як наукова команда шукатиме потенційні шлейфи, включають набір камер EIS. Він шукатиме шлейфи поблизу поверхні Європи частково, спостерігаючи їхні силуети на краю, або лімбі Європи, коли супутник освітлюється світлом Юпітера, коли проходить перед планетою. EIS зробить фотографії шлейфів, якщо вони з’являться, а також відкладень від шлейфів, які можуть бути помітні на поверхні. Europa-UVS також намагатиметься виявити шлейфи в ультрафіолетовому світлі, в тому числі на краю супутника, коли Європа проходить перед сусідніми зірками, і може виміряти хімічний склад таких шлейфів. Тепловізор “Система візуалізації термальної емісії Європи” (E-THEMIS) шукатиме гарячі точки на поверхні, які можуть бути свідченням активних або нещодавніх вивержень.

Команда Europa Clipper має намір досягти успіху, незалежно від того, знайдуть дослідники шлейфи в Європі чи ні, хоча багато вчених сподіваються на дивовижне водяне шоу, яке збагатить місію та наше розуміння Європи. «Я підозрюю, що Європа активна та дозволяє деякому матеріалу випаровуватися», – сказав Хедман. «Але я сподіваюся, що коли ми дійсно зрозуміємо, як вона це робить, це буде зовсім не так, як хтось очікував».

Детальніше про місію

Такі місії, як Europa Clipper, роблять внесок в астробіологію — міждисциплінарне дослідження далеких світів, які можуть містити життя таким, як ми його знаємо. Хоча Europa Clipper не є місією з виявлення життя, вона проведе детальну розвідку Європи та дослідить, чи може крижаний супутник з його підземним океаном підтримувати життя. Розуміння життєпридатності Європи допоможе вченим краще зрозуміти, як розвивалося життя на Землі, та який потенціал для пошуку життя за межами нашої планети.

Під керівництвом Калтеха у Пасадені, Каліфорнія, JPL керує розробкою місії “Europa Clipper” у партнерстві з Лабораторією прикладної фізики Джона Хопкінса в Лорелі, штат Мериленд, для Директорату наукової місії NASA у Вашингтоні. Офіс програми планетарних місій у Центрі космічних польотів НАСА ім. Маршалла в Хантсвіллі, штат Алабама, здійснює управління програмою місії Europa Clipper.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.