Europa. Изображение предоставлено NASA Нажмите для увеличения
Открытие того факта, что луна Юпитера Европа, скорее всего, имеет холодный соленый океан под ледяной ледяной коркой, поставило Европу в короткий список объектов в нашей солнечной системе, которые астробиологи хотели бы изучить дальше. На конференции Earth System Processes II в Калгари, Канада, Рон Грили, планетарный геолог и профессор геологии в Университете штата Аризона в Финиксе, штат Аризона, выступил с докладом, подводя итог, что известно о Юпитере и его спутниках, и что еще предстоит открыть ,
Было шесть космических кораблей, которые исследовали систему Юпитера. Первые два были космическими кораблями Pioneer в 1970-х годах, которые летали по системе Юпитера и сделали несколько кратких наблюдений. За ними последовал космический корабль Voyager I и II, который дал нам наши первые подробные изображения галилеевых спутников. Но большая часть информации, которую мы получили, поступила из миссии Галилео. Совсем недавно был облет космического корабля Кассини, который пролетел мимо Юпитера и провел наблюдения на пути к Сатурну, где он в настоящее время находится в эксплуатации. Но почти все, что мы знаем о геологии системы Юпитера, и в частности о галилеевых спутниках (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), были получены из миссии Галилео. Галилей дал нам невероятное количество информации, которую мы все еще анализируем сегодня.
Есть четыре галилеевых спутника. Ио, самый внутренний, является вулканически самым активным объектом в солнечной системе. Он получает свою внутреннюю энергию от приливных напряжений во внутренней части, так как его толкают между Европой и Юпитером. Взрывной вулканизм, который мы видим там, очень впечатляет. Есть перья, которые выбрасываются на 200 километров (124 мили) над поверхностью. Мы также видим эффузивный вулканизм в виде лавовых потоков, извергающихся на поверхность. Это очень высокотемпературные, очень текучие потоки. На Ио мы видим, как эти потоки простираются на сотни километров по поверхности.
Все галилеевы спутники находятся на эллиптических орбитах, что означает, что иногда они ближе к Юпитеру, а иногда - дальше, и их соседи толкают. Это создает внутреннее трение до достаточных уровней, в случае Io, чтобы расплавить внутреннее пространство и «изгнать» вулканы. Те же процессы происходят на Европе. И есть вероятность силикатного вулканизма, происходящего под ледяной коркой на Европе.
Ганимед является крупнейшим спутником в Солнечной системе. У него внешняя ледяная оболочка. Мы думаем, что у него ледяной океан жидкой воды над силикатным ядром и, возможно, небольшое внутреннее металлическое ядро. Ганимед был подвержен геологическим процессам с момента его образования. У него сложная история, в которой преобладают тектонические процессы. Мы видим сочетание очень старых и очень молодых функций. Мы можем видеть сложные фактурные узоры на его поверхности, которые пересекают более старые образцы переломов. Поверхность раскололась на блоки, которые были смещены на внутреннем, по-видимому жидком, внутреннем пространстве. Мы также видим историю воздействия, начиная с периода ранней бомбардировки. Расшифровка тектонической истории Ганимеда - это работа в процессе.
Каллисто - самый дальний из галилеевых спутников. Он также подвергся ударной бомбардировке, отражающей историю ранней аккреции Солнечной системы в целом и системы Юпитера в частности. На поверхности преобладают кратеры всех размеров. Но мы были удивлены очевидным отсутствием очень маленьких ударных кратеров. Мы видим очень крошечные ударные кратеры на его соседе, Ганимеде; мы не видим их на Каллисто. Мы думаем, что есть некоторый процесс, который стирает маленькие кратеры - но только в отдельных областях на Луне. Это загадка, которая не была решена: каков процесс удаления крошечных кратеров в некоторых областях, или, альтернативно, они могли не образоваться там по какой-то причине для начала? Опять же, это тема текущих исследований.
Но прежде всего я хочу поговорить о Европе. Европа размером с луну Земли. Это преимущественно силикатный объект, но он имеет внешнюю оболочку из H2O, поверхность которой заморожена. Общий объем воды, которая покрывает его силикатное внутреннее пространство, превышает всю воду на Земле. Поверхность этой воды заморожена. Вопрос в том, что под этой замороженной скорлупой? Сплошной лед до самого дна или жидкий океан? Мы думаем, что под ледяной коркой есть жидкая вода, но мы этого точно не знаем. Наши идеи основаны на моделях, и, как и все модели, они подлежат дальнейшему изучению.
Причина, по которой мы думаем, что на Европе существует жидкий океан, связана с поведением индуцированного магнитного поля вокруг Европы, которое было измерено магнитометром на Галилее. Юпитер обладает огромным магнитным полем. Это, в свою очередь, индуцирует магнитное поле не только на Европе, но и на Ганимеде и Каллисто. Поведение индуцированного магнитного поля согласуется с наличием подповерхностного соленого жидкого океана не только на Европе, но и на Ганимеде и Каллисто.
Мы знаем, что поверхность - это водяной лед. Мы знаем, что присутствуют не ледяные компоненты, которые включают различные соли. И мы знаем, что поверхность была геологически обработана: она была сломана, излечена, неоднократно разбита. Мы также видим относительно немного ударных кратеров на поверхности. Это указывает на то, что поверхность геологически молода. Европа может даже быть геологически активной сегодня. Изображения одного региона, в частности, показывают поверхность, которая была сильно повреждена. Ледяные плиты были разбиты на части и сдвинуты в новые позиции. Материал растекся между трещинами, а затем, по-видимому, замерз, и мы думаем, что это могло быть одним из мест, где был материал апвеллинга, возможно, вызванный приливным нагревом, о котором я говорил ранее.
Мы склонны забывать масштаб вещей в планетарных науках. Но эти ледяные блоки огромны. Когда мы думаем о будущем исследовании, мы хотели бы спуститься на поверхность и сделать определенные ключевые измерения. Поэтому мы должны думать о системах космических кораблей, которые могут приземлиться в такой местности. Поскольку именно в этих местах может быть материал, извлеченный из-подо льда, они являются наиболее приоритетными для исследования. И все же, как это часто бывает при исследовании планет, наиболее интересные места труднее всего достать.
Так что бы мы хотели знать? Первым и самым фундаментальным является «понятие океана». Жидкая вода существует или нет? Толстый или тонкий ледяной панцирь? Если там есть океан, насколько толстая эта ледяная кора? Это очень важно знать, когда мы думаем об исследовании возможного жидкого океана на Европе: если мы хотим войти в океан, насколько глубоко мы должны пройти через лед? Каков возраст поверхности? Мы говорим «молодой», но это только относительный термин. Это тысячи, сотни тысяч, миллионы или даже миллиарды лет? Модели учитывают довольно большой разброс по возрастам, в зависимости от частоты ударного кратера. Какие условия сегодня благоприятны для астробиологии? А какие были условия в прошлом? Были ли они одинаковыми или изменились со временем? Ответы на эти вопросы требуют новых данных.
Еще одна вещь, которая вызывает у нас интерес к исследованию галилеевых спутников, - это попытка понять их геологическую историю. В некоторой степени разнообразие, которое мы видим, от Ио до Европы, до Ганимеда и Каллисто, может быть связано с количеством приливной энергии, которая движет системой. Максимальная энергия прилива управляет вулканизмом, который так доминирует на Ио. С другой стороны, очень малая приливная энергия на Каллисто приводит к сохранению записи о кратере удара. Европа и Ганимед находятся между этими двумя крайними случаями.
Общая площадь поверхности трех ледяных лун Юпитера (Европа, Ганимед и Каллисто) больше, чем площадь поверхности Марса, и, фактически, примерно эквивалентна всей поверхности Земли. Поэтому, когда мы обсуждаем исследование ледяных галилеевых спутников, есть много ландшафта, чтобы покрыть.
Что касается будущих исследований, позвольте мне поделиться небольшой историей. Три года назад НАСА основало проект "Прометей". Проект «Прометей» включает в себя развитие ядерной энергетики и ядерной тяги, что не рассматривалось всерьез в течение достаточно долгого времени. Первой миссией, которую нужно было выполнить в проекте «Прометей», был «Ледяной спутник Юпитера», или JIMO. Цель состояла в том, чтобы исследовать три ледяные луны в контексте системы Юпитера. Это был очень амбициозный проект. Ну, в начале этого года JIMO был отменен. Но похоже, что в наступающем году будет одобрен геофизический орбитальный аппарат для Европы. Начальные шаги по запуску этого космического корабля сейчас рассматриваются. Европа является очень высоким приоритетом для геологоразведочных работ, и в знак признания этого приоритета, эта миссия, вероятно, произойдет.
Почему мы так заинтересованы в Европе? Когда мы говорим об астробиологии, мы рассматриваем три составляющих жизни: воду, правильную химию и энергию. Их присутствие не означает, что волшебная искра жизни когда-либо случалась, но это то, что, по нашему мнению, необходимо для жизни. Итак, как я уже говорил, все три ледяных луны Юпитера являются потенциальными целями. Но Европа является наивысшим приоритетом, потому что, похоже, обладает максимальной внутренней энергией.
Итак, конечно, сначала мы хотели бы знать: есть океан, да или нет?
Тогда, какова трехмерная конфигурация ледяной корки? Мы знаем, что организмы могут жить в трещинах и трещинах в арктических льдах. Такие трещины, вероятно, также присутствуют на Европе и могут быть нишами, которые представляют большой интерес для астробиологии.
Затем мы хотим отобразить органические и неорганические составы поверхности. В данных, которые существуют сегодня, мы видим, что поверхность неоднородна. Это не просто лед на поверхности. Есть некоторые районы, которые кажутся более богатыми не ледяными компонентами, чем другие места. Мы хотим нанести на карту этот материал.
Мы также хотим нанести на карту интересные особенности поверхности и определить места, которые наиболее важны для будущих исследований, включая земельные участки.
Тогда мы хотим понять Европу в контексте среды Юпитера. Например, как радиационная среда, наложенная Юпитером, влияет на химию поверхности на Европе?
В конечном счете, мы хотим спуститься на поверхность, потому что есть ряд вещей, которые мы можем сделать только с поверхности. У нас есть огромное количество данных от миссии Galileo, и мы надеемся получить еще больше от потенциальной миссии Европы, но это данные дистанционного зондирования. Далее, мы хотим вывести на поверхность аппарат, который мог бы провести некоторые критические измерения истинности земли, чтобы поместить данные дистанционного зондирования в контекст. И поэтому в научном сообществе мы считаем, что следующая миссия в Европу и систему Юпитер должна иметь какой-то приземленный пакет. Но произойдет ли это на самом деле или нет, следите за обновлениями!
Первоначальный источник: НАСА Астробиология
