Астрономы пришли к заключению, что под толстым слоем льда, покрывающего спутник Юпитера Европу, находится океан воды, чрезвычайно богатый кислородом. Если бы в этом океане была жизнь, то такого объема растворенного кислорода хватило бы на поддержание миллионов тонн рыбы. Впрочем, пока о существовании сколь-нибудь сложных форм жизни на Европе речи не идет.
Ученые говорят, что последние исследования океана на Европе свидетельствуют в пользу того, что в данном огромном бассейне есть все условия для возникновения жизни, по крайней мере на микробактериальном уровне.
Европа является одним из самых интересных спутников Юпитера. По своим размерам она сопоставима с Луной, однако Европа покрыта слоем океана, глубина которого составляет порядка 100-160 километров. Правда, на поверхности этот океан замерз, толщина льда, согласно современным оценкам, составляет около 3-4 километров. Руководствуясь земным опытом, можно утверждать, что там, где есть вода, должна быть и жизнь. Раз на Европе вода есть, более того, там ее очень много, то и шансов на обитание там жизни тоже немало.
Еще больше шансов на возникновение жизни на Европе, если принять во внимание и другие факторы. Последние моделирования, проведенные в НАСА, говорят о том, что теоретически Европа могла бы поддерживать наиболее распространенные морские формы жизни, обитающие на Земле.
Лед на поверхности спутника, как и вся вода на нем, состоит преимущественно из водорода и кислорода. С учетом того, что Европа находится под постоянным ударом радиации от Юпитера и Солнца, то лед формирует так называемый свободный кислород и другие оксиданты, такие как пероксид водорода. Очевидно, что активные оксиданты есть и под поверхностью Европы. В свое время именно активный кислород привел к появлению многоклеточной жизни на Земле.
В прошлом космический аппарат «Галилео» обнаружил на Европе ионосферу, что указывало на существование атмосферы у спутника. Впоследствии с помощью орбитального телескопа «Хаббл» у Европы действительно были замечены следы крайне слабой атмосферы, давление которой не превышает 1 микропаскаль. Атмосфера состоит из кислорода, образовавшегося в результате разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации (лёгкий водород при столь низком тяготении улетучивается в космос).
Единственным моментом, который затрудняет возникновение сложных форм жизни, является замкнутость океана. То есть в Солнечной системе в составе астероидов и комет летает довольно много сложных органических соединений, но им, при попадании на поверхность Европы, почти невозможно проникнуть сквозь толстый слой льда. Таким образом, жизнь на Европе, должна была изначально зародиться в недрах океана.
Однако последние исследования и модели Европы говорят о том, что органическим соединениям совершенно не обязательно проникать на глубину 3-4 километров. Уже примерно на глубине 10 метров концентрация кислорода значительно возрастает, а плотность льда снижается. Таким образом, теоретически, жизнь на Европе может быть уже на глубине 10 метров.
Ричард Гринберг из планетарной лаборатории Университета штата Аризона, говорит, что для поиска жизни на Европе совершенно не обязательно исследовать подледный океан.
Кроме того, ученый полагает, что температура воды на Европе может быть существенно выше, чем предполагает большинство исследователей. Дело в том, что Европа находится в сильном гравитационном поле Юпитера, который притягивает Европу в 1000 раз сильнее, чем Земля притягивает Луну. Очевидно, что под таким притяжением твердая поверхность Европы на которой расположен океан, должна быть очень активной в геологическом плане, а раз так, то здесь должны быть активные вулканы, извержения которых поднимают температуру воды.
Гринберг говорит, что последние компьютерные модели показывают, что поверхность Европы фактически изменяется каждые 50 млн лет. Кроме того, как минимум 50% дна Европы - это горные хребты, образующиеся под воздействием гравитации Юпитера. Именно гравитация ответственна и за то, что значительная часть кислорода на Европе расположена в верхних слоях океана.
"Примерно 40% поверхности Европы - это хаотичные местности. Можно с определенной долей уверенности сказать и о том, что на дне есть много разломов, которые хранят тяжелые химические элементы", - говорит ученый.
С учетом нынешних динамических процессов на Европе, ученые подсчитали, что для достижения того же уровня насыщения кислородом, что и на Земле, океану Европы достаточно всего 12 млн лет. "За этот период времени тут образуется оксидных соединений достаточно для того, чтобы поддерживать самую большую морскую жизнь, что есть на нашей планете", - отмечает он.
Европа, являющаяся наименьшим из четырех открытых итальянским ученым и астрономом Галилео Галилеем в 1610 году спутников Юпитера, относится к наиболее крупным спутникам планет в Солнечной системе и своими размерами немного меньше такого «гиганта» как Луна.
Галилей, обнаружив Европу и еще три спутника Юпитера, присвоил им порядковые номера и назвал данную группу небесных тел «планетами Медичи».
Наименьшая из «галилеевых Лун» была обозначена вторым спутником планеты Юпитер. Общеупотребительное в настоящее время название «Европа» предложил в 1614 году Симон Мариус, который согласно имеющейся информации так же претендовал на открытие данного спутника, но практически до середины XX века данное название не использовалось. Самый маленький спутник Юпитера назван в честь возлюбленной Зевса (Юпитера), являющейся персонажем древнегреческих мифов.
Физические характеристики
Одна из интересных особенностей, которой обладает спутник Юпитера Европа, заключается в том, что он всегда одной и той же стороной смотрит на свою планету. По своим физическо-геологическим характеристикам он больше похож на планеты входящие в земную группу, которые в большей степени состоят из горных пород, чем на иные «покрытые льдом спутники». Температура у поверхности Европы, покрытой предположительно 100 км слоем воды, и скованной ледяным панцирем толщиной порядка 10-30 км составляет всего 150-190°C ниже нуля. Европа представляет собой небольшое металлическое ядро, покрытое горными породами, которые в свою очередь окутаны огромными объемами воды и жидкого льда подповерхностного океана.
Исследования
В результате немногочисленных исследований данного спутника ученым удалось обнаружить наличие ионосферы, и на основании этого предположить о существовании у него атмосферы. Данная гипотеза немного позже была подтверждена космическим телескопом «Хаббл», который обнаружил наличие следов малозаметной атмосферы. Образование атмосферы у данного космического тела объясняется, разложением льда на частицы кислорода и водорода, чему способствует солнечная радиация, при этом лёгкие частицы водорода из-за незначительной величины силы притяжения улетучиваются в космос.
Характеристики поверхности
Поверхность Европы испещрена множеством пересекающихся линий и разломов, но по космическим меркам считается относительно ровной, лишь небольшое число образований, напоминающих холмы, высотой несколько сот метров, хаотично распределены по ее поверхности.
Количество поверхностных кратеров очень мало. На данный момент обнаружено всего три кратера площадью покрытия более 5 км, что свидетельствует об относительной молодости поверхности, возраст которой предположительно не превышает 30 млн. лет и обладает высокой геологической активностью. Поверхность Европы высокорадиоактивна, так как ее орбита совпадает с мощным радиационным поясом планеты Юпитер.
Спутник Юпитера Европа. NASA
Второй из галилеевых спутников, Европа , по размеру несколько меньше нашей Луны. Галилей назвал открытый им спутник в честь царевны Европа, похищенной Зевсом-быком.
Диаметр Европы 3130 км, а средняя плотность вещества - около 3 г/см 3 . Она покрыта водяным льдом. Повидимому, под ледяной коркой толщиной в 100 километров существует водный океан, который покрывает силикатное ядро. Поверх ность испещрена сетью светлых и темных линий: повидимому, это трещины в ледяной коре, возникшие в результате тектонических процессов Их толщина иногда превосходит сотню километров, а длина достигает нескольких тысяч километров. На поверхности Европы практически отсутствуют кратеры, что говорит о молодости поверхности спутника – сотни тысяч или миллионы лет. На ней нет возвышенностей более 100 м высотой. Ширина разло мов составляет от нескольких километров до сотен километров, а протяжен ность достигает тысяч километров. Оцен ка толщины коры колеблется от нескольких километров до десятков километров. В недрах Европы также выделяется энергия приливного взаимодействия, которая поддерживает в жидком состоянии мантию - подледный океан, возмож но, даже теплый. Неудивительно поэтому, что есть предположение о возможности существования в этом океане простейших форм жизни. Судя по средней плотности спутника, под океаном должны быть силикатные породы. Поскольку кратеров на Европе, имеющей довольно гладкую поверхность, очень мало, возраст деталей этой оранжево-коричневой поверхности оценивается в сотни тысяч и миллионы лет. На снимках высокого разрешения, полученных «Галилео», вид ны отдельные поля неправильной фор мы с вытянутыми параллельными хребтами и долинами, напоминающими шоссейные дороги. В ряде мест выделяются темные пятна: скорее всего, это отложения вещества, вынесенного из-под ледяного слоя.
|
|
|
|
Поверхность спутника Юпитера Европы NASA |
Внутреннее строение спутника Юпитера Европы |
По мнению американского ученого Ричарда Гринберга, условия для жизни на Европе следует искать не в глубоком подледном океане, а в многочисленных тре щинах. Из-за приливного эффекта трещины периодически сужаются и расширяются до ширины 1 м. Когда трещина сужается, вода океана уходит вниз, а когда она начинает расширяться, вода поднимается по ней почти до самой поверхности. Сквозь ледяную пробку, мешающую воде достичь поверхности, проникают солнечные лучи, неся энергию, необходимую живым организмам.
7 декабря 1995 года космическая станция «Галилео» вышла на орбиту Юпитера, что позволило начать уникальные исследования его четырех спутников: Ио, Ганимеда, Европы и Каллисто. Магнитометрические измерения показали существенные возмущения магнитного поля Юпитера вблизи Европы и Каллисто. По-видимому, выявленные вариации магнитного поля у спутников объясняются наличием «подземного» океана с соленостью, близкой к солености океанов Земли (37,5 ‰). Возможное существование подземного водного океана на Европе дискутируется уже более двух десятилетий. Аккреционные, радиогенные и приливные источники тепла на спутнике достаточно мощны, чтобы стать причиной обезвоживания глубинных слоев и формирования приповерхностного слоя воды толщиной более 100 км. Гравитационные измерения, проведенные аппаратурой станции «Галилео», подтвердили дифференциацию тела Европы: твердое ядро и водно-ледяной покров толщиной около 100 км, хорошо отражающий солнечные лучи. Возможно, этот океан даже теплый: существуют предположения о существовании в нем примитивных форм жизни. Планируются международные экспедиции для исследования предполагаемых океанов Европы.
МОСКВА, 26 сен - РИА Новости. Орбитальная обсерватория "Хаббл" получила уникальные фотографии того, как на поверхности Европы, спутника Юпитера, возникают и извергаются гейзеры, сообщили ученые на пресс-конференции в штаб-квартире НАСА.
"Мы нашли новые свидетельства того, что на Европе присутствуют гейзеры, выбросы которых попадают в космос. Наши новые и предыдущие данные наблюдений показывают, что под поверхностью этого спутника Юпитера существует подледный соленый океан, скрытый от нас под несколькими километрами льда. Открытие гейзеров говорит о том, что мы можем изучать его содержимое, наблюдая за их выбросами, и пытаться понять, присутствует ли в них жизнь", — заявил Уильям Спаркс (William Sparks) из Института космического телескопа в Балтиморе (США).
Как позже отметили в НАСА, отвечая на вопросы корреспондента РИА "Новости", зонд Juno, несмотря на наличие мощных инструментов и возможностей для наблюдения за этими гейзерами, не будет проводить их, так как НАСА опасается, что эта автоматическая станция может загрязнить выбросы гейзеров и создать ложное впечатление, что в них могут присутствовать органические молекулы, и, потенциально, микробы, которые на самом деле попали на орбиту Юпитера с Земли.
Мир льда и пламени
На Европе — одном из четырех крупнейших спутников Юпитера, открытых еще Галилеем, под многокилометровым слоем льда существует океан жидкой воды. Ученые считают океан Европы одним из вероятных прибежищ внеземной жизни. В последние годы астрономы выяснили, что этот океан обменивается газами и минералами со льдом на поверхности, а также подтвердили наличие в нем веществ, необходимых для существования микробов.
Как рассказал Спаркс, первые возможные следы существования гейзеров на Европе были найдены еще в 2012 году, когда американский астроном Лоренц Рос (Lorenz Roth) обнаружил на ультрафиолетовых фотографиях Европы, полученных при помощи "Хаббла", следы необычных "светлых пятен" в районе южного полюса планеты. Рос и его команда посчитали эти пятна извержениями гейзеров, поднимающихся на высоту в 200 километров от поверхности Европы.
Эти наблюдения привлекли внимание ученых из НАСА, и они провели в 2014 году несколько дополнительных сессий наблюдений за Европой, наблюдая за ней в тот момент, когда планета проходила по диску Юпитера, на фоне которого выбросы гейзеров должны были быть особенно заметны. Европа является одним из самых близких спутников к Юпитеру, благодаря чему она проходит по диску каждые 3,5 дня, что упростило наблюдения.
В общей сложности НАСА изучило десять подобных проходов Европы. Как отметил Спаркс, "Хабблу" удалось увидеть подобные следы в ультрафиолетовом диапазоне и оптические вспышки, потенциально связанные с извержениями гейзеров, на трех подобных снимках. Как и в случае с наблюдениями Роса, большая часть вспышек на них была сконцентрирована на южном полюсе планеты, однако на одной фотографии ученые заметили возможные следы существования гейзеров в окрестностях экватора Европы.
Пока ученые не готовы заявить, что они действительно нашли гейзеры, так как, по словам Спаркса, данные наблюдения находятся на пределах разрешения и возможностей "Хаббла". Запуск его наследника, телескопа "Джеймс Уэбб", поможет поставить точку в этом вопросе.
© From Schmidt et al., “Active formation of chaos terrain over shallow subsurface water on Europa”, Nature, 2011. Так художник представил себе формирование "полыньи" в льдах Европы
© From Schmidt et al., “Active formation of chaos terrain over shallow subsurface water on Europa”, Nature, 2011.
Есть ли жизнь на Европе?
Если гейзеры на Европе действительно существуют, то тогда их существование дает нам шанс изучить содержимое океана этого спутника Юпитера, не погружаясь в него, в том числе и оценить его пригодность для жизни. Помимо самих выбросов, поверхность Европы тоже будет интересна ученым, так как она будет покрыта извержениями гейзеров и материей ее подледного океана.
Почему гейзеры на Европе извергаются относительно редко? Как считает Бритни Шмидт (Britney Schmidt) из университета штата Техас в городе Остин (США), одна из участниц открытия, причина этого кроется в том, что приливные силы, вырабатываемые Юпитером и разогревающие недра Европы, недостаточно сильны для того, чтобы постоянно раскалывать ее ледовый щит.
Подледные вулканы исцарапали ледовый щит спутника Юпитера - ученые Впадины, расселины и выступы, которыми покрыта ледяная поверхность Европы, спутника Юпитера, оказались "шрамами" от активности подледных вулканов и других источников геотермальной энергии, сообщают американские астрономы в статье, опубликованной в журнале Nature.Гейзеры, как предположила Шмидт еще в 2011 году, возникают в своеобразных "полыньях", которые возникают в результате разогрева льдов Европы под действием приливных сил и извержения подледных вулканов. Такие "полыньи" замерзают очень быстро, за несколько десятков тысяч или сотен тысяч лет, и это может объяснять то, почему гейзеры на Европе извергаются крайне нерегулярно.
По словам Курта Нибура (Kurt Niebuhr), руководителя готовящейся миссии "Европа-Клипер", потенциальное открытие гейзеров увеличивает интерес к этой планете, однако ученым нужны дополнительные данные для того, чтобы понять, насколько опасны будут эти гейзеры для зонда и как их можно изучать. Поэтому он предлагает дождаться запуска "Джеймса Уэбба" для того, чтобы понять, стоит ли устанавливать инструменты для забора воды и льда на "Европу-Клипер" или нет.
Европа, спутник Юпитера, относящийся к галилеевым, расположен сразу после Ио. Однако это среди галилеевых спутников он второй, а среди всех известных спутников Юпитера он имеет шестой номер по удаленности от планеты. Как и прочие галилеевы спутники, Европа – уникальный мир, практически не похожий на все остальные. Мало того, возможно, что там имеется и жизнь!
- Этот спутник лишь немного меньше Луны – его диаметр около 3000 км, против лунных 3400 км. Среди галилеевых спутников Европа самая маленькая – Ио, и Каллисто гораздо больше. По размеру Европа занимает 6-е место среди всех спутников Солнечной системы, однако, если свалить в кучу все прочие, более мелкие спутники, то Европа будет иметь большую массу.
- Европа состоит из силикатных пород, как и , а внутри имеется металлическое ядро. При вращении по орбите этот спутник Юпитера, как и прочие крупные спутники, всегда повернут к планете одной стороной.
- Верхний слой Европы, как предполагают ученые, и тому получено множество свидетельств, состоит из воды. То есть там имеется огромный океан из соленой воды, состав которой вполне схож с составом земной морской воды. А поверхность этого океана представляет собой ледяную кору толщиной 10-30 км – её мы и можем наблюдать.
- Есть свидетельства, что внутренняя часть Европы и её кора вращаются с разной скоростью, причем кора немного быстрее. Это проскальзывание происходит из-за того, что под корой находится толстый слой воды, и она никак не сцеплена с силикатными породами на дне подледного океана.
- На Европе совсем нет кратеров, гор, и прочих деталей ландшафта, которые мы бы ожидали здесь увидеть. Поверхность практически ровная, и Европа больше похожа на голый, ровный шар. Единственное, что там есть – трещины и разломы в ледяной поверхности.
Поверхность Европы
Если бы мы оказались на поверхности этого спутника Юпитера, то нашему глазу почти не за что было бы зацепиться. Мы бы увидели лишь сплошную ледяную поверхность, с очень редкими холмами высотой несколько сот метров, да трещинами, пересекающие её в разных направлениях. Лишь около 30 небольших кратеров имеется на всей поверхности, да встречаются области с обломками и ледяными хребтами. Но есть также и огромные, идеально ровные области недавно растекшейся и застывшей воды.
Детальных снимков Европы на небольшом расстоянии до сих пор не получено, хотя планируются облеты этого спутника аппаратом JUICE на высоте до 500 км, но случится это лишь в 2030 году. До сих пор наилучшие снимки получены аппаратом «Галилео» в 1997 году, но разрешение их не очень хорошее.
Европа обладает высоким альбедо – отражающей способностью, что говорит о сравнительной молодости льда. Это и неудивительно – Юпитера оказывает мощное приливное воздействие, из-за чего поверхность трескается и на нее выливается огромное количество воды. Европа – геологически активное тело, однако заметить какие-то изменения на ней не удается даже за десятилетия наблюдений.
Однако, находясь на поверхности, мы испытаем невероятный холод – там порядка 150-190 градусов ниже нуля. Кроме того, спутник находится в радиационном поясе Юпитера, и доза радиации, в миллион раз превышающая земную, нас просто убьет.
Подповерхностный океан и жизнь на Европе
Хотя Европа намного меньше Земли, и даже немного меньше Луны, однако океан под её ледяным панцирем поистине огромен – запасов воды в нём может быть вдвое больше, чем во всех земных океанах! Глубина этого подповерхностного океана может достигать 100 км.
Водяной лед на поверхности подвергается действию космической радиации и солнечного ультрафиолета. Из-за этого вода распадается на водород и кислород. Водород, как более легкий газ, улетучивается в космос, а кислород образует тонкую и очень разреженную атмосферу. Мало того, этот кислород может проникать и в воду, благодаря трещинам и перемешиванию льда, и постепенно насыщать её. Хотя этот процесс и медленный, но за миллионы лет, и благодаря большой поверхности, вода в океане Европы вполне могла насытиться кислородом до уровня его концентрации в земной морской воде. Расчеты это также подтверждают.
Мало того, исследования также говорят и в пользу того, что концентрация солей в воде также скорее всего близка к земной морской воде. Температура же её такова, что вода не замерзает, то есть вполне комфортна для живых организмов даже по земным меркам.
В итоге, имеем любопытную и парадоксальную ситуацию – возможность найти жизнь, пусть и микроскопическую, там, где никто её не ожидал встретить. Ведь условия в океане Европы должны быть практически схожими с теми, какие имеются в глубоководных местах земных океанов, а там тоже имеется жизнь. Например, земные экстремофилы вполне хорошо себя чувствуют в таких условиях.
На Европе может иметься собственная экосистема, и при попытках её изучения есть риск нарушить её, занеся туда земные микроорганизмы. Поэтому, когда аппарат «Галилео» выполнил свою миссию, его направили в атмосферу Юпитера где он благополучно сгорел, не оставив после себя ничего, что могло бы случайно попасть на Европу или другие спутники.
Будущие исследования спутника Юпитера Европы
В связи с возможностью наличия жизни на Европе, этот спутник занимает в планах ученых далеко не последнее место. Напротив, его изучение в этом плане стоит в списке приоритетных задач. Однако все не так просто.
На пути исследователей не только огромные расстояния – космические зонды давно научились их преодолевать. Но настоящее препятствие – ледяная кора Европы, толщиной 10 км и более. Разрабатываются разные варианты её преодоления, есть и вполне осуществимые.
Следующий полет к Юпитеру совершит европейский аппарат Jupiter Icy Moon Explorer, стар которого планируется в 2020 году. Он посетит Европу, Ганимед и Каллисто. Возможно, он даст много ценной информации, которая облегчит проникновение в океан Европы в следующих экспедициях.
Наблюдение спутника Юпитера Европа
Конечно, в имеющиеся у любителей астрономии телескопы рассмотреть какие-то подробности на спутниках Юпитера не получится. Однако можно наблюдать, например, прохождение спутников и их теней по диску планеты – это довольно любопытное явление.
Увидеть все четыре галилеевых спутника можно уже в 8-10-кратный бинокль. В телескоп, даже очень небольшой, их можно видеть очень отчетливо, конечно, в виде звезд. В более мощные телескопы можно различить их оттенок, например, Ио имеет желтоватый цвет из-за обилия серы.
Больше об этом уникальном спутнике Юпитера можно узнать из фильма National Geographic «Путешествие на Европу».
