Моделирования опровергли возможность вулканизма на дне океана спутника Юпитера Европы

Планетологи при помощи моделирований определили, что на дне глобального океана спутника Юпитера Европы не способен протекать силикатный вулканизм и не могут возникать разломы. Это накладывает серьезные ограничения на модели потенциальной обитаемости океана. Доклады по результатам работы представлены на 55 Лунной и планетарной научной конференции (LPSC).

Европа представляет собой крайне интересную цель для исследований с точки зрения астробиологии, так как под ее ледяной корой толщиной от 23 до 47 километров скрывается глобальный соленый океан, который не замерзает из-за разогрева недр спутника приливными силами Юпитера. Вода из океана питает гейзеры, а сам океан уже признавался учеными пригодным для жизни, хотя и с ограничениями. Тем не менее, возможность существования жизни в океане Европы остается предметом дискуссий из-за неясности свойств океана, в том числе объемов транспорта в него нужных для жизни веществ с поверхности и из недр спутника.

Группа планетологов во главе с Остином Грином (Austin Green) из Лаборатории реактивного движения NASA рассмотрела возможность вулканической активности на дне океана в виде извержения силикатов из мантии Европы, что позволяет обеспечить океан такими веществами, как H₂, CH₄ и H₂S. Ученые создали геодинамическую компьютерную модель мантии Европы в виде двумерного сферического кольца толщиной 821 километр с температурой от 273 до 1600 кельвинов. Тепло генерируется в модели за счет радиоактивного распада и приливной диссипации. Целью работы была проверки способности мантии Европы генерировать как расплав, так и силу, необходимую для его транспортировки через литосферу.

Для извержения магма должна оказывать достаточное давление на основание литосферы, чтобы разрушить ее и образовать дайку, при этом сама дайка должна распространяться вверх через литосферу быстрее, чем она охладится и застынет. В случае Европы оказалось, что приток магмы в десять тысяч раз меньше, чем необходимо для извержений на дне океана, и способен создавать дайки с максимальной длиной 2–10 километров, что составляет всего один-пять процентов от общей мощности литосферы. Увеличение внутреннего тепловыделения и проницаемости мантии в модели не улучшило результаты.

Другая группа планетологов во главе с Полом Бирном (Paul K. Byrne) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе оценила потенциал геологической активности на дне океана Европы, так как считается, что взаимодействие воды и горных пород создает там среду, пригодную для существования хемоавтотрофов. Ученые вначале получили профили прочности литосферы, а затем оценивали напряжения, необходимые для возникновения разломов на морском дне, через которые в океан может попасть вещество силикатной мантии.

Исследователи определили, что ни приливное воздействие Юпитера, ни глобальное сжатие спутника из-за охлаждения, ни конвекция в мантии не способны обеспечить нужные напряжения, необходимые для возникновения нормальных и надвиговых разломов на глубине в один километр ниже морского дна. Это накладывает существенные ограничения на любую геологическую активность на дне океана Европы и пополнение запасов веществ, нужных для протекания окислительно-восстановительных реакций с участием микроорганизмов, в океане.

Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» нашел на поверхности Европы углекислый газ из подповерхностного океана.