Спутник Юпитера Европа

Спутник Юпитера Европа. Возможна ли жизнь под ее льдами? Что известно ученым

Как нашли Европу

Европу и еще три спутника Юпитера — Ио, Ганимед и Каллисто открыл итальянский ученый Галилео Галилей 7—8 января 1610 года. Сперва он принял их за обычные звезды. Но спустя неделю наблюдений за движением небесных тел, он установил, что «звезды» вращаются вокруг Юпитера, и это — его луны. Галилей дал им собирательное название «планеты Медичи» в честь своего покровителя, Козимо II де Медичи, герцога Тосканского. По отдельности же они получили порядковые номера по удаленности от Юпитера, и Европа именовалась «Юпитер II».

В 1614 году немецкий астроном Симон Марий, утверждавший, что он обнаружил спутники Юпитера раньше Галилея, дал каждому из них собственные имена. Европа названа в честь героини греческой мифологии, дочери царя Агенора и возлюбленной Зевса. Правда, предложенные Марием имена «планет Медичи» почти не использовались до середины двадцатого века. Сейчас же нам привычнее Европа, Ио, Ганимед и Каллисто. А вместе их называют галилеевыми спутниками.

Что собой представляет Европа и ее океан

Европа — самый маленький из галилеевых спутников Юпитера. И все же, она занимает шестое место среди масштабных спутников в пределах Солнечной системы. Диаметр ее составляет 3138 км, что практически не уступает диаметру Луны — 3476 км.

На полный оборот вокруг Юпитера у Европы уходит 3,5 земных дня. По удалённости от газового гиганта среди галилеевых спутников она вторая. То есть, Европа находится между Ио и Ганимедом, из-за чего попадает под воздействие их гравитаций. Это вытягивает спутник, и делает его орбиту не идеально круглой.

В 1995—2003 годах космический аппарат «Galileo», пребывал на орбите Юпитера. За это время он совершил 11 сближений с Европой и сделал фотографии ее поверхности. А в 1997 году «Galileo» обнаружил ионосферу Европы. Это означает, что у спутника есть атмосфера. Ее наличие подтвердили и наблюдения, сделанные в 1995 году с помощью телескопа «Hubble». Тогда астрономы нашли очень разреженную атмосферу молекулярного кислорода на Европе.

Возраст Европы насчитывает около 4,5 миллиарда лет, но ее поверхность сформировалась только 20?180 миллиардов лет назад. Она состоит из слоя льда толщиной 10?30 км и считается одной из самых гладких среди небесных тел Солнечной системы. На поверхности Европы практически нет ударных кратеров, высоких гор и впадин. Разница в высоте ландшафта спутника не превышает нескольких сотен метров.

Согласно результатам наблюдений «Galileo», по большей части Европа состоит из силикатов. На это указывает ее плотность — 3,013 граммов на кубический сантиметр. Под силикатами находится металлическое ядро. Такое внутреннее строение делает ее похожей на планеты земной группы. А между силикатной породой и слоем поверхностного льда находится водный океан. Ученые предполагают, что в нем существуют микроорганизмы или даже более сложные формы жизни. Наличие воды под ледяной коркой Европы обусловлено воздействием приливных сил на недра спутника. Из-за этого они нагреваются и побуждают геологические процессы, которые не дают замерзнуть подповерхностной жидкости.

Кроме того, космический аппарат «Галилео» обнаружил признаки существования гейзеров над поверхностью Европы.

За время своей научной миссии он 11 раз облетел Европу с минимальным расстоянием от поверхности в несколько сотен километров. Изучив переданные аппаратом данные, ученые выяснили, что в нескольких случаях показания магнитометра очень сильно менялись. Так случилось, в частности, 16 декабря 1997 года, когда расстояние до поверхности спутника Юпитера составило всего 206 километров. Ученые предположили, что «Галилео» прошел через гейзер.

Орбитальный телескоп «Хаббл» помог доказать существование гейзеров. Ну а раз они есть, значит, подо льдом Европы — жидкая вода, и ее много. Она может быть (и скорее всего это так) соленой, причем соль может быть не поваренной, а «английской», т.е. это калийная соль. Но в любом случае есть далеко ненулевой шанс существования под поверхностью Европы жизни — хоть микроскопической, хоть многоклеточной.

Глубина океанов (вернее, океана) Европы может достигать 80-179 км, а значит, на спутнике Юпитера воды примерно в два раза больше, чем содержат все океаны Земли.

Конечно, у ученых нет прямых доказательств существования жизни на Европе, но зато есть косвенные, и это не один набор данных. В частности, в 2013 году исследователи Калифорнийского университета заметили следы присутствия перекиси водорода. Она необходима для процесса, который называется метаногенезом — образованием метана анаэробными археями.

Кроме ресурсов вроде перекиси для существования жизни нужна еще тепловая энергия. И она, скорее всего, тоже есть на Европе. Есть несколько предположений насчет возможности существования жидкой воды на Европе. Одна из них — гравитационное воздействие спутника с газовым гигантом. Европа вращается вокруг Юпитера, благодаря чему внутренние слои смещаются и деформируются под воздействием гравитации. Все это приводит к трению с генерацией тепла. Разогревается мантия луны Юпитера, которая нагревает придонные слои океана. Возможно, теплее всего на полюсах спутника — там должен генерироваться максимальный объем тепла.

Этот эффект называется «приливный разогрев» и не является уникальным в Солнечной системе. У ученых есть все основания считать, что приливный разогрев характерен и для других спутников планет-газовых гигантов. По мнению Йоахима Заура, планетолога из Кельнского университета, Европа — один из лучших кандидатов на обнаружение внеземной жизни, поскольку здесь жидкая вода взаимодействует с силикатной мантией. Это значит, что минеральные соединения вымываются, поставляя ресурсы для живых организмов (если они там есть, конечно).

Кроме трения, есть и еще одна возможность — вулканическая активность. Если подо льдом есть вулканы, то они создают необходимые для существования жизни условия. Примеры есть на Земле — это гидротермальные источники на дне океанов нашей планеты.

Еще есть далеко ненулевая вероятность попадания кислорода в воду. Некоторые ученые предполагают, что этот элемент образуется на поверхности Европы под воздействием солнечного ветра, а затем попадает в океан уже в ходе чисто геологических процессов. Правда, концентрацию кислорода в воде пока что определить невозможно — нужна специализированная миссия.

Что касается самой жизни, то о возможной конфигурации экосистем рассказывает созданный около 20 лет назад документальный фильм BBC «Естественная история инопланетянина» (Natural History of an Alien). Его создатели считают, что в основе трофической цепочки будут находиться хемотрофные бактерии. Они будут формировать слои органических отложений на дне океана, а другие живые организмы, будут этими отложениями питаться. Эти организмы — аналог травоядных организмов на Земле. Соответственно, будут существовать и хищники, которые могут быть похожими на акул.

Также приливные силы на Европе стали причиной темных линий, опоясывающих Европу. Когда вследствие геологических процессов на поверхности спутника появляются небольшие трещины, они растягиваются в стороны приливными силами. Дальше подповерхностная вода выходит из разлома и часть ее испаряется, а другая часть замерзает. Последняя заполняет собой образовавшуюся трещину, закрывая дыру в ледяной коре.

Дальнейшее исследование Европы

На исследование Европы и других галилеевых спутников Юпитера 14 апреля 2023 года отправился космический аппарат «Jupiter Icy Moons Explorer» («JUICE»). Он создан и запущен Европейским космическим агентством в рамках программы «Cosmic Vision», направленной на изучение небесных тел в пределах Солнечной системы, а также происхождения и состава Вселенной. Главные цели миссии «JUICE» — определить наличие подповерхностных океанов у галилеевых спутников и понять их внутреннее строение и геологическую активность.

Планируется, что «JUICE» доберется до Европы в 2032 году. Ее изучению отведено около 10% времени миссии. В основном космический аппарат исследует спутник отдаленно, и совершит только два близких облета. Это связано с тем, что Европа находится под влиянием сильного радиационного пояса Юпитера. «JUICE» же имеет относительно невысокую защиту от радиации.

Кроме того, «NASA» реализовали проект по запуску автоматической межпланетной станции «Europa Clipper». Ее запуск состоялся 14 октября 2024 года. Эта станция будет изучать только Европу на протяжении 3,5 лет. Ее задачи — определить способность спутника к поддержанию жизни и собрать информацию о возможном месте высадки следующего космического аппарата. Первый пролет Европы и начало основной исследовательской программы ожидается в апреле 2030 года.