Наше близкое знакомство с Европой состоялось 40 лет назад, когда космический аппарат Вояджер -1 впервые приблизил человечество к Юпитеру и прислал первые четкие снимки его спутников. Десятки лет наблюдений показали, что под поверхностью спутника может скрываться настоящий океан, однако в новом исследовании ученые впервые получили свидетельства наличия водяного пара.
Европа давно привлекает внимание ученых из-за особых условий, которые может предложить этот спутник для органической жизни. Снимки с предыдущих миссий показали, что ледяной покров Европы скрывает жидкую воду, которая время от времени может вырываться на поверхность в форме гигантских гейзеров. Впрочем до сих пор исследователи были осторожны в своих выводах, ведь доказательств, что океан подо льдами Европы состоит именно из воды было мало.
Ученым было необходимо получить что-то более основательное и надежное для проверки своей гипотезы. И поскольку к поверхности спутника Юпитера еще не было отправлено ни одного робота, исследователи из NASA использовали возможности одних из крупнейших наземных телескопов, расположенных на Гавайях.
Ученые зафиксировали поток молекул около 2360 килограммов секунду – достаточное, чтобы наполнить олимпийский бассейн за считанные минуты. Однако такое количество водяного пара появлялось нерегулярно. Его концентрация только временами достигала уровня, когда исследователи могли зафиксировать ее на Земле с помощью телескопов.
Ученые провели 17 ночей в Обсерватории Кека на горе вулкана Мауана Кеа, что на Гавайях с 2016 по 2017 года, наблюдая за отдаленным спутником Юпитера. Молекулы воды появились в спектре света со стороны, которая всегда движется лицом к орбите.
Спектрограф обсерватории помог ученым выделить специфические длины волн в инфракрасном спектре, которые излучают молекулы воды после контакта с солнечным светом.
Если есть водяной пар, может быть и океан
Ученые предпочли бы увидеть полную картину структуры спутника Юпитера, впрочем водяной пар уже является частичкой пазла, которого так не хватало. Новая находка поддерживает гипотезу ученых о наличии океана всего в нескольких километрах под слоем льда. По предварительным оценкам, этот океан содержит вдвое больше воды, чем наш собственный.
Существует и другое возможное объяснение, которое выдвигалось ранее – водяной пар может возникать в результате взаимодействия мощного электромагнитного поля Юпитера, которое вырывает частицы воды из ледяного сердца Европы. Однако последние исследования все же поддерживают сценарий с океаном.
Секреты Европы
За всю историю исследований Солнечной системы, Европа неоднократно становилась источником новостей. С 1993 по 2005 год на орбите Юпитера работал межпланетный аппарат Галилео. Бортовые инструменты аппарата измеряли любые колебания магнитного поля газового гиганта и заметили необычные возмущения. Аномалию можно было объяснить наличием жидкости, способной проводить электрический ток. Поэтому в исследованиях начали появляться первые упоминания о массивном соленом океане подо льдом Европы.
В 2008 году исследователи вновь проанализировали собранные данные и пришли к выводу, что свой вклад могут также вносить масштабные шлейфы жидкой воды над поверхностью спутника. Через пять лет исследователи использовали космический телескоп Хаббл и подтвердили присутствие следов молекул кислорода и водорода в атмосфере спутника.
Сложность исследований заключалась в том, что космические телескопы имеют достаточно ограниченный набор инструментов для регистрации следов воды на других планетах. В то же время, наземные телескопы имеют дело с атмосферой Земли, которая также содержит воду и вносит шум в сигнал. Поэтому ученым пришлось приложить неимоверные усилия, чтобы создать математические модели, которые бы позволили исключить влагу с Земли.
В 2020-х годах к Европе должна отправиться новая миссия NASA - Europa Clipper. Межпланетная станция проведет детальное исследование спутника Юпитера и проверит наличие органических молекул в его атмосфере. Полученные данные помогут создать модель существующего океана и определить место посадки для будущего робота. Орбитальный аппарат должен проанализировать атмосферу спутника, исследовать его поверхность и подземную структуру, а также отправить фотографии пронизанного артериями ландшафта.