Новая компьютерная модель показала, что химические вещества, формирующиеся на поверхности Европы — спутника Юпитера, могут проникать в скрытый под толщей льда океан. Именно этот процесс, по мнению планетологов, доставляет необходимые для зарождения жизни химические соединения в темные глубины подледного мира. Открытие помогает объяснить, как луна сохраняет химическую активность своего океана и почему остается одним из главных кандидатов для поиска внеземной жизни в Солнечной системе.
Европа — одна из четырех крупнейших лун Юпитера, открытая Галилео Галилеем в 1610 году. Ее диаметр составляет около 3120 километров, а поверхность покрыта толстым слоем льда, испещренным трещинами и полосами. Под этой ледяной коркой, по данным миссий «Вояджер» и «Галилео», скрывается глобальный океан жидкой воды, глубина которого может достигать 100 километров — больше, чем у всех океанов Земли.
Исследователи полагают, что этот подледный океан находится в постоянном движении благодаря приливному разогреву (нагреву): гравитация газового гиганта и соседних спутников растягивает и сжимает недра Европы, создавая тепло, способное поддерживать воду в жидком состоянии. В такой среде химические реакции между водой, минералами и солями могут создавать питательную основу для микробной жизни. Ранее на этом небесном теле обнаружили следы аммиака — своеобразного «антифриза», делающего океан более устойчивым к замерзанию.
Теперь ученые из Вирджинского политехнического института и Университета штата Вашингтон (США) предложили новый механизм, объясняющий, как химические вещества с поверхности Европы проникают в ее подледный океан. Авторы научной работы, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal, сосредоточились на «солевой вязкой конвергенции» (viscous dripping) — явлении, при котором соленый лед постепенно опускается в подповерхностный океан.
Компьютерная модель, разработанная для проверки гипотезы, показала, что в участках, где лед обогащен солями, его плотность увеличивается, а вязкость уменьшается. В результате эти «ослабленные» области начинают медленно погружаться вглубь ледяной оболочки, перенося такие поверхностные окислители, как кислород и пероксид водорода, к основанию ледяной коры, где могут вступать в контакт с океанической водой.
Более того, этот тонущий соленый лед способен перемещать вещество от поверхности к океану за несколько миллионов лет. В зависимости от концентрации соли и температуры льда цикл может занимать от 30 000 до 10 миллионов лет — относительно быстро по геологическим меркам.
Особенно эффективным этот процесс оказался в регионах с повышенным содержанием натрия и магния, что согласуется с данными наблюдений, выполненных с помощью зонда «Галилео» и космического телескопа «Хаббл». Границы таких зон при этом остаются стабильными, как бы «запирая» движущиеся области, что, по мнению планетологов, приводит к растяжению и истончению ледяной коры и может объяснить происхождение трещин и полос на поверхности Европы.
Таким образом, процесс стекания льда способен обеспечить химический обмен между океаном и поверхностью, что критически важно для потенциального существования экосистемы. Если такие окислители, как кислород, пероксид водорода или формальдегид, действительно поступают в глобальный океан луны, то могут служить источником энергии для организмов, аналогичных земным микробам, обитающим у подводных вулканических источников.
Проверить выводы, изложенные в статье, позволит миссия NASA Europa Clipper, которая прибудет к месту назначения в 2030 году. В течение четырех лет аппарат, оснащенный инновационными инструментами, выполнит примерно 50 пролетов мимо Европы, собирая данные о ее поверхности, атмосфере и подледном океане с помощью масс-спектрометра MASPEX и ультрафиолетового спектрометра Europa-UVS.