Карты излучения Юпитера — ключ для новых исследований Европы

Новое всеобъемлющее картирование излучения, бомбардирующего луну Юпитера – Европу показывает, где и как глубоко ученые должны продолжать дальнейшие поиски биологической активности.
С тех пор как миссия NASA Galileo дала убедительные доказательства наличия глобального океана под ледяной оболочкой Европы в 1990-х годах, ученые считают, что луна является одним из самых перспективных мест в нашей солнечной системе для поиска ингредиентов для зарождения жизни. Есть также масса наблюдений того, как соленая вода, циркулирующая в лунных недрах, пробивается к поверхности.

Изучая добытые сведения более углубленно, ученые, разрабатывающие будущие миссии, надеются узнать больше о возможной обитаемости океана Европы. Однако поверхность Европы подвергается бомбардировке постоянным и интенсивным излучением Юпитера. Это излучение может уничтожить или изменить образцы, транспортируемые на поверхность, что затрудняет последующее изучение материалов, нарушает истинность представлений условий в океане Европы.

Планируя предстоящее исследование Европы, ученые столкнулись со многими неизвестными: где излучение наиболее интенсивно? Как глубоко проникают частицы высоких энергий? Как радиация влияет на то, что находится на поверхности и внизу — включая потенциальные химические признаки или биосигналы, которые могут означать наличие жизни.

Новое научное исследование, опубликованное сегодня в Nature Astronomy, представляет собой наиболее полное моделирование и картографирование радиации по Европе и предлагает ключевые фрагменты головоломки. Ведущим автором является Том Нордхайм, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния.

«Если мы хотим понять, что происходит на поверхности Европы и как на это реагирует океан внизу, нам нужно понять это излучение», — сказал Нордгейм. «Когда мы изучаем материалы, добытые из подповерхностного слоя, что мы в итоге наблюдаем? Это ли то что находится в океане, или результат того, что произошло с образцами после того, как они были извлечены на поверхность?»

Используя полученные данные от Galileo два десятилетия назад и измерения потока электронов, произведенные кораблем NASA Voyager 1, Нордгейм и его команда более детально рассмотрели ньюансы излучения, обрушивающегося на поверхность спутника Юпитера. Они обнаружили, что дозы облучения зависят от местоположения места где проводились измерения. Самое сильное излучение сосредоточено в зонах вокруг экватора, и его интенсивность уменьшается ближе к полюсам.

Карта поверхности Европы показывает области, которые получают самую высокую дозу облучения (розовые). Геологическая служба США, NASA / JPL-Caltech, Лаборатория прикладной физики Джона Хопкинса, Nature Astronomy

Выявленные суровые зоны появляются в виде областей овальной формы, соединенных на узких концах, которые покрывают более половины луны.

«Это первое предсказание уровней радиации в каждой точке на поверхности Европы и является важной информацией для будущих миссий к Европе», — сказал Крис Параникас, соавтор Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Лорел, штат Мэриленд.

Теперь ученые знают, где находятся регионы, наименее измененные излучением, что может быть важной информацией для компании Europa Clipper, возглавляемой JPL, миссии NASA на орбите Юпитера и мониторинга Европы с около 45 близкими пролетами. Космический аппарат может стартовать уже в 2022 году и будет переносить камеры, спектрометры, плазменные и радиолокационные приборы для исследования состава поверхности Луны, ее океана и материала, выброшенного на поверхность.

В своей новой работе Нордгейм не останавливался на двумерной карте. Он пошел глубже, замеряя, как далеко под поверхностью проникает излучение, и строя 3D-модели наиболее интенсивного излучения на Европу. Результаты говорят нам о том, как глубоко ученые должны копать или бурить во время потенциальной будущей миссии по приземлению в Европе, чтобы найти любые биологические признаки, которые могут быть сохранены.

Исследования показывают результаты которые варьируется от 4 до 8 дюймов (от 10 до 20 сантиметров) в зонах с самым высоким излучением — до глубины менее 0,4 дюйма (1 сантиметр) в регионах Европы на средних и высоких широтах к полюсам луны.

Чтобы прийти к такому выводу, Нордгейм испытал влияние излучения на аминокислоты, основные строительные блоки для белков, чтобы выяснить, как радиация Юпитера повлияет на потенциальные биопризнаки. Аминокислоты относятся к числу простейших молекул, которые квалифицируются как потенциальный биологический индикатор, — отмечает газета.

«Излучение, которое бомбардирует поверхность Европы, оставляет, своего рода, отпечаток пальца», — сказал Кевин Рук, соавтор новых исследований и специалистов по проектам для потенциальной миссии Europa Lander. «Если мы знаем, как выглядит этот отпечаток, мы можем лучше понять природу любых органических веществ и возможных биосигналов, которые могут быть обнаружены в будущих миссиях, будь то космические аппараты, которые летают к Европе или же «приземляются» на нее.

Миссия команды Europa Clipper изучает возможные пути орбиты, а предлагаемые маршруты проходят по многим регионам Европы, которые испытывают более низкие уровни радиации, сказал Руд. «Это хорошая новость для изучения потенциально свежего океанского материала, который не был сильно изменен «отпечатком пальца» излучения Юпитера».

JPL, подразделение Caltech в Пасадене, штат Калифорния, управляет миссией Europa Clipper в Управлении научной миссии НАСА в Вашингтоне.