Ледяная оболочка Европы оказалась подвижной. С помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» планетологи зарегистрировали на ее поверхности быстрое формирование, разрушение и перекристаллизацию водяного льда.
Один из спутников газового гиганта — Европа — состоит преимущественно из силикатных пород. Его ледяная поверхность считается одной из самых гладких в Солнечной системе: несмотря на обилие трещин и хаотичных структур, кратеров на этой луне мало. Именно из-за столь относительно «молодой» поверхности исследователи предположили, что под многокилометровым слоем льда скрывается океан с потенциально пригодными для жизни условиями. Не замерзает он, вероятно, благодаря приливным силам (от взаимодействия с гравитацией Юпитера), которые приводят к деформации спутника и разогревают его недра.
Хотя ледяная поверхность Европы до сих пор считалась неподвижной, данные наблюдений, полученные с помощью инфракрасного спектрометра NIRSpec, установленного на борту «Уэбба», показали, что это не так: лед на спутнике, как оказалось, не просто лежит веками, а формируется, разрушается и кристаллизуется вновь. Результаты научной работы опубликованы в журнале The Planetary Science Journal.
Исследовательская группа под руководством Ричарда Картрайта (Richard J. Cartwright) из Университета Джонса Хопкинса (США) зафиксировала на длине волны 3,1 микрометра спектральную особенность, указывающую на присутствие кристаллического льда, — так называемый пик Френеля (Fresnel peak). Ранее подобные спектры наблюдали на объектах пояса Койпера и в кольцах Сатурна.
Анализ данных показал, что на южном полушарии Европы, на небольшой глубине, залегают чистые кристаллы водяного льда — преимущественно в регионах Тара-Регио (Tara Regio) и Повис-Регио (Powys Regio). Первый представляет собой геологически молодую область льда, а на поверхности второго повышена концентрация углекислого газа. Поскольку мощная радиация Юпитера быстро разрушает кристаллический лед, его присутствие может быть связано с внутренним источником тепла — лишь в этом случае верхний слой может оттаять, а затем перекристаллизоваться менее чем за 15 дней.
Под этой поверхностью, как предположили планетологи, скрыт океан глубиной до 30 километров. На это указали «пойманные» на поверхности следы таких соединений, как хлорид натрия (NaCl), пероксид водорода (H₂O₂) и углекислый газ, обогащенный изотопом углерода-13 (¹³CO₂) — это крайне нестабильное вещество, которое не может долго сохраняться на поверхности без постоянной «подпитки» изнутри.
Чтобы подтвердить гипотезу, исследователи провели серию лабораторных экспериментов, воспроизвели условия на Европе и изучили, как на спутнике замерзает вода. Результаты показали, что под воздействием ионизирующих частиц привычный кристаллический лед быстро теряет структуру, превращаясь в бесформенную массу. А вот сохранность кристаллического льда в отдельных регионах указала на непрерывный приток внутреннего тепла.
Более того, в областях с разбросанным и повторно замерзшим льдом выявили высокие концентрации углекислого газа, солей и, возможно, органических соединений. Поскольку объяснить столь специфический состав внешними источниками или метеоритной пылью нельзя, ученые предположили, что речь идет не только о геологической активности Европы, но и об обитаемости ее подповерхностного океана.
Окончательно расставить все точки над «i» позволит миссия NASA Europa Clipper, которая прибудет на спутник в 2030 году. О том, как именно этот космический аппарат будет изучать ледяную луну Юпитера, Naked Science рассказывал ранее.