Какие тайны кроются под поверхностью спутников Юпитера

Вокруг Юпитера вращается много удивительных спутников, которые мы в скором времени сможем узнать более летально. Рассказываем о самых интересных лунах Юпитера. 

Об этом сообщает sciencefocus.com.

Читайте также: Астероид размером с огромный небоскреб несется к Земле

Спутники Юпитера

Глубоко под соленым океаном морское дно потрескалось. Горячие газы из нижних слоев пузырятся в воде, поддерживая колонии микробной жизни, которые влачат существование вдали от залитой солнцем поверхности.

Это может звучать, как сцена со дна бескрайних океанов Земли, но на самом деле это возможное описание Европы — одной из ледяных лун, вращающихся вокруг Юпитера. И благодаря предстоящей миссии Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) у нас наконец-то появится возможность выяснить, насколько точным является это описание.

Астробиологи — ученые, которые ищут признаки жизни за пределами нашей планеты — давно придерживаются простой мантры: следуйте за водой. Это потому, что каждое живое существо на Земле, от мельчайшей бактерии до могучего синего кита, нуждается в жидкой воде, чтобы выжить. 

В поисках H₂O многое было сделано в обитаемой зоне — узком кольце вокруг звезды, где температура как раз подходит для жидкой воды. Земля находится в этом регионе, поэтому большая часть нашей воды не замерзает и не кипит. Но обитаемая зона — понятие несовершенное.

"По крайней мере у пяти объектов во внешней части Солнечной системы есть подземные океаны", — говорит доктор Марк Фокс-Пауэлл, астробиолог. Все они находятся далеко за пределами традиционной обитаемой зоны. Три из этих океанов можно найти под поверхностью трех спутников Юпитера: Европы, Ганимеда и Каллисто. У Юпитера есть собственная обитаемая зона. Необходимое тепло исходит не от Солнца, а от гравитации Юпитера. Он расширяет и сжимает луны, нагревая их, как мячи для сквоша.

Хотя мы много раз были в системе Юпитера, эти спутники редко были главной достопримечательностью. "Последний раз, когда мы непосредственно изучали их, это был космический корабль "Галилео" в 1990-х годах", — говорит Фокс-Пауэлл. Вместо этого внимание, как правило, падало на саму планету-гигант. Но теперь есть JUICE, специальная миссия, направляющаяся к своим ледяным спутникам.

Космический корабль

В основе миссии JUICE лежит космический корабль, построенный Европейским космическим агентством (ЕКА). Он имеет небольшое сходство с гигантской птицей, с крыльями из солнечных батарей, простирающимися по обе стороны от основного корпуса космического корабля. Солнечный свет на Юпитере в 30 раз тусклее, чем свет, достигающий Земли, поэтому панели должны быть большими. Они занимают площадь, равную 85 м², или примерно половину размера волейбольной площадки.

Его антенна, диаметром три метра, будет отправлять данные, которые собирает JUICE, обратно в центр управления полетами, хотя на путешествие более полумиллиарда километров до Земли уйдет почти два часа.

ЕКА работало над запуском JUICE в 2022 году, пока не разразилась пандемия коронавируса. Вместо запланированного старта в наступающем году теперь будет наблюдаться бешеная активность, поскольку ЕКА изо всех сил пытается вернуть время, потерянное во время изоляции, и провести последние приготовления, необходимые для подготовки знаменательной миссии к ее перенесенному запуску в 2023 году.

Первоначальный план JUICE состоял в том, чтобы выбрать запутанный маршрут, включающий пять облетов Земли, Венеры и Марса, чтобы использовать гравитационную мощь планет, чтобы отправить космический корабль к Юпитеру, путешествие, которое должно было занять 7,5 лет. ЕКА еще не раскрыло точных деталей новой временной шкалы, но JUICE должен прибыть на Юпитер в начале 2030-х годов. Оказавшись там, он проведет не менее трех лет, исследуя Европу, Ганимед и Каллисто. К нему присоединится миссия НАСА Europa Clipper, запуск которой в настоящее время запланирован на 2024 год, а прибытие — на апрель 2030 года.

Луны Юпитера

Мы давно знаем об этих лунах. Наряду с Ио — наиболее вулканически активным местом Солнечной системы — Европа, Ганимед и Каллисто составляют так называемые "галилеевы спутники", впервые замеченные итальянским астрономом Галилеем в начале XVII века.

Из трио, на котором JUICE сосредоточится, Европа, как правило, привлекает к себе всеобщее внимание. Это потому, что под его ледяной коркой находится океан, который содержит больше жидкой воды, чем все моря, озера и реки Земли вместе взятые. Если в наших океанах плавает жизнь, может ли то же самое быть и на Европе?

Часть проблемы заключается в том, что океан прячется под толстой ледяной поверхностью. К счастью, ученые считают, что ледяная корка и вода взаимодействуют, как расплавленная порода под поверхностью Земли, которая прорывается во время вулканической активности. "Это означает, что мы можем использовать материал на поверхности для косвенного изучения океанов", — говорит Фокс-Пауэлл.

Возможно, мы даже сможем собрать образец этого материала, несмотря на то, что JUICE не может приземлиться на Европе. Космический корабль доставляет к Юпитеру 10 высокоточных инструментов, в том числе Particle Environment Package (PEP). "Он предназначен для изучения пыли и других молекул, поднятых с поверхности", — говорит Фокс-Пауэлл. 

Если в океанах Европы есть организмы, им нужен источник энергии. Скрытые под ледяной коркой, они не могут получить эту энергию от Солнца. Фокс-Пауэлл видит два возможных варианта. Система Юпитера представляет собой среду, наполненную интенсивным уровнем радиации, поскольку магнитное поле Юпитера отбрасывает и направляет вокруг себя высокоэнергетические частицы.

Это меняет химический состав льда. Один из вероятных сценариев заключается в том, что радиация расщепляет воду на водород и кислород, и этот кислород потенциально просачивается обратно в океан внизу. Другие потенциальные побочные продукты включают соединения, содержащие серу. JUICE поможет нам узнать больше об этой границе океана и поверхности и о том, насколько условия подходят для биологии.

В качестве альтернативы жизнь могла колонизировать дно океана. На Земле существуют целые сообщества организмов, которые живут на морском дне вообще без солнечного света. Источником их энергии являются гидротермальные источники — трещины на границе между океаном и горячими недрами Земли. JUICE может помочь нам увидеть, насколько геологически активны недра Европы.

Возможность изучить Каллисто

Хотя Европа привлекает львиную долю общественного внимания, она не является главной целью JUICE. Миссия пролетит мимо Европы только дважды, но пролетит мимо Каллисто 12 раз. Каллисто — самая удаленная из четырех галилеевых лун, поэтому на нее меньше всего влияет гравитация и радиация Юпитера. В отличие от Европы, поверхность которой постоянно видоизменяется из-за материала, поднимающегося из-подо льда, Каллисто имеет самую старую поверхность в Солнечной системе. Неизменный в течение миллиардов лет, он испещрен большим количеством ударных кратеров, чем любое другое тело, вращающееся вокруг Солнца.

Астрономы подозревают, что под древней поверхностью Каллисто находится океан глубиной 200 км. Именно здесь инструмент JUICE Radar for Icy Moons Exploration (RIME) вступит в действие. Он будет передавать радиоволны, способные проникать сквозь ледяные оболочки галилеевых спутников на глубину около девяти километров. По тому, как радиоволны отражаются обратно, мы сможем узнать больше о внутренней структуре лун.

Другой подход будет обеспечен инструментом гравитации и геофизики Юпитера и галилеевых лун (3GM). Он будет измерять гравитационные поля Каллисто и других ледяных спутников, что покажет различные слои материала, включая воду внутри них.

JUICE также будет использовать Каллисто для поддержки. Диспетчеры миссии будут использовать гравитацию Луны, чтобы увеличить угол наклона космического корабля примерно на 30, чтобы он мог лучше рассмотреть полярные регионы Юпитера — источник обширного и интенсивного магнитного поля Юпитера.

Другие новости о космосе:

• К Земле приближается потенциально опасный астероид, который может столкнуться с планетой в 2023 году. Подробности - в материале.
• На протяжении своей многовековой истории человечество часто сталкивалось с загадочными событиями, объяснить которые было почти невозможно. И к таким событиям можно отнести и НЛО, которые неоднократно видели в разных уголках планеты.