05.02.2014
Когда первые межпланетные зонды достигли окрестностей Юпитера, они обнаружили, что поверхность одного из его спутников, Европы, напоминает потрескавшийся лед замерзших озер и морей Земли (рис. 2). Европа покрыта множеством пересекающихся темных полос, причем старые полосы часто пересекаются более молодыми и слегка разрываются в этих местах, как будто вдоль новой полосы происходил параллельный сдвиг поверхности. На Европе почти отсутствуют ударные кратеры, что означает высокую изменчивость ее поверхности (чего и следует ожидать от льда). Ученые считают, что линии в основном образуются под действием приливных сил, вызванных притяжением Юпитера.
Но при приливных деформациях трещины должны располагаться и ориентироваться определенным образом. Однако совпадение наблюдается только у самых свежих полос, а более старые случайным образом отклоняются от предсказаний: чем старше, тем сильнее. Это означает, что поверхность Европы не связана механически с ядром и представляет собой ледяную кору поверх жидкого или очень пластичного слоя. Поддержание этого слоя в нагретом и жидком состоянии, как предполагается, достигается за счет приливного разогрева: при неравномерном орбитальном движении спутника приливные волны перемещаются по его поверхности и вызывают периодические деформации и нагрев из-за сил трения (например, именно приливный разогрев отвечает за вулканизм на другом спутнике Юпитера — Ио, самом геологически активном теле в Солнечной системе; см. также Tidal heating). Приливный разогрев может способствовать и вулканизму на дне океана.
Еще одно свидетельство в пользу существования подледного океана на Европе было получено путем измерения магнитного поля. Зонд «Галилео», исследовавший Юпитер и его спутники в 1990-х годах, обнаружил у Европы слабое магнитное поле (порядка 120 нТ, что в 500 раз меньше земного), которое меняется при движении Европы по орбите. Это можно объяснить тем, что вблизи ее поверхности есть электропроводный слой, в котором гораздо более сильное магнитное поле Юпитера генерирует токи, которые, в свою очередь, порождают собственное поле Европы. По оценкам авторов статьи, посвященной этому вопросу (см.: C. Zimmer et al., 2000. Subsurface Oceans on Europa and Callisto: Constraints from Galileo Magnetometer Observations), проводящий слой на Европе залегает не глубже 200 км, а его электропроводность составляет не менее 0,02 См/м (сименсов на метр), то есть такая же, как у соленой воды. Даже у самых пластичных форм льда или скальных пород при не очень высоких температурах и давлениях электропроводность значительно ниже.
Таким образом, всё указывает на то, что под ледяной корой Европы скрывается океан жидкой воды, и в нём, благодаря вулканизму на дне, есть все условия для существования жизни: вода, питательные вещества и источник энергии. Экосистемы дна (если они, конечно, есть) могут быть похожими на экосистемы черных курильщиков на Земле, в которых организмы используют растворенные в воде минералы и вулканическое тепло. Как исследовать этот океан более подробно? Нужно ли бурить ледяной слой, толщина которого, по разным данным, составляет от 3 до 30 км? Можно ли найти свежезамороженную воду из глубин океана вблизи темных полос Европы (в ней могут сохраниться органические примеси, которые еще не разрушены от воздействия космической радиации)? Контактирует ли океан с поверхностью непосредственно или свежий материал на поверхности — результат конвекции в нижнем, пластичном слое коры? (Нагретые области льда могут подниматься в пластичном слое за счет силы Архимеда и частично расплавляться с образованием изолированных неглубоких резервуаров — аналогов магматических плюмов.) В любом случае, исследование европеанского океана in situ предполагает сложные и дорогостоящие миссии. Но сделанное недавно открытие (см. ниже) позволяет надеяться, что исследование подледного океана Европы и даже доставка образцов вещества из него на Землю может оказаться намного легче.
Новости из Солнечной cистемы: гейзеры на Европе и водяной пар над Церерой
Подледный океан жидкой воды на ЕвропеКогда первые межпланетные зонды достигли окрестностей Юпитера, они обнаружили, что поверхность одного из его спутников, Европы, напоминает потрескавшийся лед замерзших озер и морей Земли (рис. 2). Европа покрыта множеством пересекающихся темных полос, причем старые полосы часто пересекаются более молодыми и слегка разрываются в этих местах, как будто вдоль новой полосы происходил параллельный сдвиг поверхности. На Европе почти отсутствуют ударные кратеры, что означает высокую изменчивость ее поверхности (чего и следует ожидать от льда). Ученые считают, что линии в основном образуются под действием приливных сил, вызванных притяжением Юпитера.
Но при приливных деформациях трещины должны располагаться и ориентироваться определенным образом. Однако совпадение наблюдается только у самых свежих полос, а более старые случайным образом отклоняются от предсказаний: чем старше, тем сильнее. Это означает, что поверхность Европы не связана механически с ядром и представляет собой ледяную кору поверх жидкого или очень пластичного слоя. Поддержание этого слоя в нагретом и жидком состоянии, как предполагается, достигается за счет приливного разогрева: при неравномерном орбитальном движении спутника приливные волны перемещаются по его поверхности и вызывают периодические деформации и нагрев из-за сил трения (например, именно приливный разогрев отвечает за вулканизм на другом спутнике Юпитера — Ио, самом геологически активном теле в Солнечной системе; см. также Tidal heating). Приливный разогрев может способствовать и вулканизму на дне океана.
Еще одно свидетельство в пользу существования подледного океана на Европе было получено путем измерения магнитного поля. Зонд «Галилео», исследовавший Юпитер и его спутники в 1990-х годах, обнаружил у Европы слабое магнитное поле (порядка 120 нТ, что в 500 раз меньше земного), которое меняется при движении Европы по орбите. Это можно объяснить тем, что вблизи ее поверхности есть электропроводный слой, в котором гораздо более сильное магнитное поле Юпитера генерирует токи, которые, в свою очередь, порождают собственное поле Европы. По оценкам авторов статьи, посвященной этому вопросу (см.: C. Zimmer et al., 2000. Subsurface Oceans on Europa and Callisto: Constraints from Galileo Magnetometer Observations), проводящий слой на Европе залегает не глубже 200 км, а его электропроводность составляет не менее 0,02 См/м (сименсов на метр), то есть такая же, как у соленой воды. Даже у самых пластичных форм льда или скальных пород при не очень высоких температурах и давлениях электропроводность значительно ниже.
Таким образом, всё указывает на то, что под ледяной корой Европы скрывается океан жидкой воды, и в нём, благодаря вулканизму на дне, есть все условия для существования жизни: вода, питательные вещества и источник энергии. Экосистемы дна (если они, конечно, есть) могут быть похожими на экосистемы черных курильщиков на Земле, в которых организмы используют растворенные в воде минералы и вулканическое тепло. Как исследовать этот океан более подробно? Нужно ли бурить ледяной слой, толщина которого, по разным данным, составляет от 3 до 30 км? Можно ли найти свежезамороженную воду из глубин океана вблизи темных полос Европы (в ней могут сохраниться органические примеси, которые еще не разрушены от воздействия космической радиации)? Контактирует ли океан с поверхностью непосредственно или свежий материал на поверхности — результат конвекции в нижнем, пластичном слое коры? (Нагретые области льда могут подниматься в пластичном слое за счет силы Архимеда и частично расплавляться с образованием изолированных неглубоких резервуаров — аналогов магматических плюмов.) В любом случае, исследование европеанского океана in situ предполагает сложные и дорогостоящие миссии. Но сделанное недавно открытие (см. ниже) позволяет надеяться, что исследование подледного океана Европы и даже доставка образцов вещества из него на Землю может оказаться намного легче.