Спутники Юпитера скрывают гигантские подземные океаны.
14 октября 2024 года НАСА запустило роботизированный космический аппарат Europa Clipper к спутникам Юпитера. "Клипер" достигнет покрытого льдом спутника Юпитера Европы в 2030 году и потратит несколько лет на сбор и отправку ценных данных о потенциальной обитаемости Луны на Землю. "Клипер" - не единственная миссия, которая подчеркивает интерес исследователей к Юпитеру и его спутникам. 13 апреля 2023 года Европейское космическое агентство запустило ракету с космическим аппаратом, предназначенным для полета к Юпитеру. Исследователь ледяных лун Юпитера, или JUICE, проведет на спутниках Юпитера не менее трех лет после своего прибытия в 2031 году.
Я планетолог, изучающий структуру и эволюцию твердых планет и спутников Солнечной системы. Есть много причин, по которым я и мои коллеги с нетерпением ждем получения данных, которые Europa Clipper и JUICE, как мы надеемся, отправят на Землю в 2030-х годах. Но, пожалуй, самая интересная информация будет связана с водой. Три спутника Юпитера – Европа, Ганимед и Каллисто – являются домом для больших подземных океанов жидкой воды, которые могли бы поддерживать жизнь.
Познакомьтесь с Ио, Европой, Ганимедом и КаллистоУ Юпитера десятки спутников. Четыре из них представляют особый интерес для планетологов. Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, как и Луна Земли, являются относительно крупными сферическими комплексными планетами.
Две предыдущие миссии НАСА отправляли космические аппараты на орбиту системы Юпитера и собирали данные об этих спутниках. Миссия "Галилео" вращалась вокруг Юпитера с 1995 по 2003 год и привела к геологическим открытиям на всех четырех крупных спутниках. Миссия "Юнона" продолжает вращаться вокруг Юпитера и по сей день и предоставила ученым беспрецедентное представление о составе, структуре и космической среде Юпитера.
Эти миссии и другие наблюдения показали, что на Ио, ближайшей к своей планете планете-хозяину из четырех, наблюдается бурлящая геологическая активность, включая лавовые озера, извержения вулканов и тектонически сформированные горы. Но на Ио нет большого количества воды. Европа, Ганимед и Каллисто, напротив, имеют ледяные ландшафты. Поверхность Европы - это замерзшая страна чудес с молодой, но сложной историей, возможно, включающей ледяные аналоги тектонических плит и вулканов. Ганимед, самый большой спутник во всей Солнечной системе, больше Меркурия и обладает собственным магнитным полем, генерируемым внутри жидкометаллического ядра. Каллисто кажется несколько инертной по сравнению с другими планетами, но служит ценной временной капсулой древнего прошлого, которая больше недоступна на молодых поверхностях Европы и Ио. Самое захватывающее из всего этого: Европа, Ганимед и Каллисто почти наверняка обладают подземными океанами жидкой воды.
Океанические мирыНа Европе, Ганимеде и Каллисто температура на поверхности достигает сотен градусов ниже нуля. При таких температурах лед ведет себя как твердый камень.
Но, как и на Земле, чем глубже вы погружаетесь под землю, тем жарче становится на этих лунах. Спуститесь достаточно низко, и вы, в конце концов, достигнете температуры, при которой лед тает, превращаясь в воду. Насколько точно этот переход происходит на каждой из лун, является предметом споров, которые ученые надеются разрешить с помощью JUICE и Europa Clipper. Хотя точные глубины все еще неизвестны, ученые уверены, что эти океаны существуют.
Лучшим доказательством существования этих океанов является магнитное поле Юпитера. Соленая вода обладает электропроводностью. Поэтому, когда эти спутники проходят через магнитное поле Юпитера, они генерируют вторичное, меньшее магнитное поле, которое сигнализирует исследователям о наличии подземного океана. Используя этот метод, планетологи смогли показать, что на трех спутниках есть подземные океаны. И эти океаны не маленькие – в одном только океане Европы может быть более чем в два раза больше воды, чем во всех океанах Земли, вместе взятых.
Следующий очевидный и волнующий вопрос заключается в том, могут ли эти океаны поддерживать внеземную жизнь. Жидкая вода - важная составляющая того, что делает мир пригодным для жизни, но далеко не единственное условие, необходимое для жизни. Для процветания жизни также необходимы энергия и определенные химические соединения в дополнение к воде. Поскольку эти океаны скрыты под многокилометровыми толщами льда, солнечный свет и фотосинтез отсутствуют. Но, возможно, необходимые ингредиенты могут быть получены из других источников.
Например, на Европе океан с жидкой водой покрывает скалистую поверхность. Это скалистое морское дно может обеспечивать подводные вулканы энергией и химическими веществами, которые могут сделать океан Европы пригодным для жизни. Но также возможно, что океан Европы – стерильное, негостеприимное место - ученым нужно больше данных, чтобы ответить на эти вопросы.
Предстоящие миссии ESA и NASA
Europa Clipper и JUICE созданы для того, чтобы предоставить ученым принципиально новую информацию о потенциальной обитаемости спутников Юпитера. В то время как обе миссии будут собирать данные о нескольких спутниках, JUICE проведет некоторое время на орбите и сосредоточится на Ганимеде, а Europa Clipper совершит десятки близких облетов Европы.
Оба космических аппарата будут оснащены набором научных приборов, созданных специально для изучения океанов. Бортовой радар позволит Europa Clipper и JUICE исследовать внешние слои твердого льда на спутниках. Радар может обнаружить любые небольшие скопления жидкой воды во льду, или, в случае Европы, внешний слой льда на которой тоньше, чем на Ганимеде и Каллисто, можно надеяться, обнаружить океан большего размера.
В обеих миссиях также будут задействованы магнитометры. Эти инструменты дадут ученым возможность детально изучить вторичные магнитные поля, возникающие в результате взаимодействия проводящих океанов с полем Юпитера, и, как мы надеемся, дадут исследователям ключ к пониманию солености и объема океанов.
Ученые также будут наблюдать небольшие изменения в гравитационном притяжении спутников, отслеживая едва заметные движения на орбитах обоих космических аппаратов, что может помочь определить, есть ли на морском дне Европы вулканы, которые обеспечивают океан необходимой энергией и химическим составом для поддержания жизни.
Наконец, оба аппарата будут оснащены множеством камер и датчиков освещенности, которые позволят получить беспрецедентные изображения геологии и состава ледяных поверхностей спутников.
Возможно, когда-нибудь космический аппарат сможет пробурить километры сплошного льда на Европе, Ганимеде или Каллисто и исследовать океаны напрямую. До тех пор наблюдения с таких космических аппаратов, как Europa Clipper и JUICE, являются лучшим выбором для ученых в изучении этих океанических миров.
Когда в 1609 году Галилей открыл эти спутники, они были первыми известными объектами, обращающимися непосредственно вокруг другой планеты. Их открытие стало последним гвоздем в крышку гроба теории о том, что Земля и человечество находятся в центре Вселенной. Возможно, эти миры ожидают еще один приятный сюрприз.
