Европа — ледяной спутник Юпитера. Есть ли жизнь на Европе? Европа спутник юпитера возможна жизнь

Космический аппарат JUICE вылетит к Юпитеру и его спутникам в 2022 году.

Недавно Европейское космическое агентство (ESA ) дало старт проекту JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) , целью которого станет изучение газового гиганта - планеты Юпитер, и трех его лун: Европы, покрытой ледяной корой с океаном под ней, и каменисто-ледяных Каллисто и Ганимеда. Считается, что эти крупные и во многом загадочные спутники (некоторые из них по размеру больше Меркурия) могут быть местом обитания какой-нибудь внеземной жизни. Поскольку на Земле жизнь возникла из воды, то и в космосе её ищут там, где есть вода, в той или иной её форме. Именно на границе водной среды и твердых пород небесного тела, по мнению ученых, могут быть найдены какие-либо признаки внеземных живых существ.

Юпитер и его спутники Ио, Европа, Ганимед, Каллисто (композиция) (NASA).

Ганимед (NASA).

Космический аппарат JUICE в окрестностях Юпитера (композиция художника ESA).

По условиям программы JUICE космический аппарат с комплексом научного оборудования (весом более 100 кг) должен направиться к Юпитеру в середине 2022 года. И лишь в январе 2030 года он приблизится к самой большой планете Солнечной системы. С высокой эллиптической орбиты аппарат должен будет изучать сам Юпитер, его атмосферу и магнитосферу. Также будут проведены дистанционные исследования юпитерианских спутников с выполнением многократных активно-гравитационных маневров в полях тяготения как самой огромной планеты, так и упоминавшихся выше Европы, Ганимеда и Каллисто.

Так, с февраля по октябрь 2031 г. , находясь на йовицентрической орбите, должен совершить пролеты покрытого кратерами Каллисто и ледяной Европы. В результате такого манёвра мы должны получить дополнительную информацию о поверхности спутников. В частности, будут выполнены первые измерения толщины ледяной корки Европы; кроме того, с помощью данных с JUICE можно будет прикинуть, где лучше десантироваться будущим миссиям. Одновременно аппарат будут наблюдать за Ио и за другими, менее крупными лунами Юпитера.

С ноября 2031 по август 2032 года планируется изучение взаимодействия магнитных полей Ганимеда и Юпитера и дальнейшее исследование атмосферы и магнитосферы Юпитера.

В сентябре 2032 г. аппарат перейдёт на спутниковую орбиту вокруг Ганимеда (с высотой в 5 000 км), где он будет заниматься исследованием физико-химических характеристик и картографированием поверхности спутника. Продолжатся наблюдения за магнитными полями планет. Предполагается, что этот этап продлится до февраля 2033 года, после чего аппарат опустится на круговую орбиту высотой 500 км. В течение трёх месяцев он будет исследовать отсюда структуру ледяной коры и ее возможное взаимодействие с подповерхностным океаном Ганимеда.

Наконец, в июне 2033 г. JUICE спустится ещё ниже, на высоту 200 км, чтобы с более высоким разрешением изучить поверхность спутника, её топографические особенности, структуру и состав приповерхностных пород. Планируемая продолжительность таких работ – до июля 2033 г. Предполагается, что если к тому времени энергоресурс JUICE не будет исчерпан и аппарат будет функционировать нормально, то он и дальше будет наблюдать за Ганимедом с низкой спутниковой орбиты.

МОСКВА, 26 сен - РИА Новости. Орбитальная обсерватория "Хаббл" получила уникальные фотографии того, как на поверхности Европы, спутника Юпитера, возникают и извергаются гейзеры, сообщили ученые на пресс-конференции в штаб-квартире НАСА.

"Мы нашли новые свидетельства того, что на Европе присутствуют гейзеры, выбросы которых попадают в космос. Наши новые и предыдущие данные наблюдений показывают, что под поверхностью этого спутника Юпитера существует подледный соленый океан, скрытый от нас под несколькими километрами льда. Открытие гейзеров говорит о том, что мы можем изучать его содержимое, наблюдая за их выбросами, и пытаться понять, присутствует ли в них жизнь", — заявил Уильям Спаркс (William Sparks) из Института космического телескопа в Балтиморе (США).

Как позже отметили в НАСА, отвечая на вопросы корреспондента РИА "Новости", зонд Juno, несмотря на наличие мощных инструментов и возможностей для наблюдения за этими гейзерами, не будет проводить их, так как НАСА опасается, что эта автоматическая станция может загрязнить выбросы гейзеров и создать ложное впечатление, что в них могут присутствовать органические молекулы, и, потенциально, микробы, которые на самом деле попали на орбиту Юпитера с Земли.

Мир льда и пламени

На Европе — одном из четырех крупнейших спутников Юпитера, открытых еще Галилеем, под многокилометровым слоем льда существует океан жидкой воды. Ученые считают океан Европы одним из вероятных прибежищ внеземной жизни. В последние годы астрономы выяснили, что этот океан обменивается газами и минералами со льдом на поверхности, а также подтвердили наличие в нем веществ, необходимых для существования микробов.

Как рассказал Спаркс, первые возможные следы существования гейзеров на Европе были найдены еще в 2012 году, когда американский астроном Лоренц Рос (Lorenz Roth) обнаружил на ультрафиолетовых фотографиях Европы, полученных при помощи "Хаббла", следы необычных "светлых пятен" в районе южного полюса планеты. Рос и его команда посчитали эти пятна извержениями гейзеров, поднимающихся на высоту в 200 километров от поверхности Европы.

Эти наблюдения привлекли внимание ученых из НАСА, и они провели в 2014 году несколько дополнительных сессий наблюдений за Европой, наблюдая за ней в тот момент, когда планета проходила по диску Юпитера, на фоне которого выбросы гейзеров должны были быть особенно заметны. Европа является одним из самых близких спутников к Юпитеру, благодаря чему она проходит по диску каждые 3,5 дня, что упростило наблюдения.

В общей сложности НАСА изучило десять подобных проходов Европы. Как отметил Спаркс, "Хабблу" удалось увидеть подобные следы в ультрафиолетовом диапазоне и оптические вспышки, потенциально связанные с извержениями гейзеров, на трех подобных снимках. Как и в случае с наблюдениями Роса, большая часть вспышек на них была сконцентрирована на южном полюсе планеты, однако на одной фотографии ученые заметили возможные следы существования гейзеров в окрестностях экватора Европы.

Пока ученые не готовы заявить, что они действительно нашли гейзеры, так как, по словам Спаркса, данные наблюдения находятся на пределах разрешения и возможностей "Хаббла". Запуск его наследника, телескопа "Джеймс Уэбб", поможет поставить точку в этом вопросе.

© From Schmidt et al., “Active formation of chaos terrain over shallow subsurface water on Europa”, Nature, 2011. Так художник представил себе формирование "полыньи" в льдах Европы

© From Schmidt et al., “Active formation of chaos terrain over shallow subsurface water on Europa”, Nature, 2011.

Есть ли жизнь на Европе?

Если гейзеры на Европе действительно существуют, то тогда их существование дает нам шанс изучить содержимое океана этого спутника Юпитера, не погружаясь в него, в том числе и оценить его пригодность для жизни. Помимо самих выбросов, поверхность Европы тоже будет интересна ученым, так как она будет покрыта извержениями гейзеров и материей ее подледного океана.

Почему гейзеры на Европе извергаются относительно редко? Как считает Бритни Шмидт (Britney Schmidt) из университета штата Техас в городе Остин (США), одна из участниц открытия, причина этого кроется в том, что приливные силы, вырабатываемые Юпитером и разогревающие недра Европы, недостаточно сильны для того, чтобы постоянно раскалывать ее ледовый щит.

Гейзеры, как предположила Шмидт еще в 2011 году, возникают в своеобразных "полыньях", которые возникают в результате разогрева льдов Европы под действием приливных сил и извержения подледных вулканов. Такие "полыньи" замерзают очень быстро, за несколько десятков тысяч или сотен тысяч лет, и это может объяснять то, почему гейзеры на Европе извергаются крайне нерегулярно.

По словам Курта Нибура (Kurt Niebuhr), руководителя готовящейся миссии "Европа-Клипер", потенциальное открытие гейзеров увеличивает интерес к этой планете, однако ученым нужны дополнительные данные для того, чтобы понять, насколько опасны будут эти гейзеры для зонда и как их можно изучать. Поэтому он предлагает дождаться запуска "Джеймса Уэбба" для того, чтобы понять, стоит ли устанавливать инструменты для забора воды и льда на "Европу-Клипер" или нет.

Спутник Юпитера Европа. NASA

Второй из галилеевых спутников, Европа , по размеру несколько меньше нашей Лу­ны. Галилей назвал открытый им спутник в честь царевны Европа, похищенной Зевсом-быком.

Диаметр Европы 3130 км, а средняя плотность вещества - около 3 г/см 3 . Она покрыта водяным льдом. Повидимому, под ледяной коркой толщиной в 100 километров существует водный океан, который покрывает силикатное ядро. Поверх ность испещрена сетью светлых и темных линий: повидимому, это трещины в ледяной коре, возникшие в результате тектонических процессов Их толщина иногда превосходит сотню километров, а длина достигает нескольких тысяч километров. На поверхности Европы практически отсутствуют кратеры, что говорит о молодости поверхности спутника – сотни тысяч или миллионы лет. На ней нет возвышенностей более 100 м высотой. Ширина разло мов составляет от нескольких километров до сотен километров, а протяжен ность достигает тысяч километров. Оцен ка толщины коры колеблется от нескольких километров до десятков километров. В недрах Европы также выделяется энергия приливного взаимодействия, которая поддерживает в жидком состоянии мантию - подледный океан, возмож но, даже теплый. Неудивительно поэтому, что есть предположение о возможности существования в этом океане простейших форм жизни. Судя по средней плотности спутника, под океаном должны быть силикатные породы. Поскольку кратеров на Европе, имеющей довольно гладкую поверхность, очень мало, возраст деталей этой оранжево-коричневой поверхности оценивается в сотни тысяч и миллионы лет. На снимках высокого разрешения, полученных «Галилео», вид ны отдельные поля неправильной фор мы с вытянутыми параллельными хребтами и долинами, напоминающими шоссейные дороги. В ряде мест выделяются темные пятна: скорее всего, это отложения вещества, вынесенного из-под ледяного слоя.

По мнению американского ученого Ричарда Гринберга, условия для жизни на Европе следует искать не в глубоком подледном океане, а в многочисленных тре­ щинах. Из-за приливного эффекта трещины периодически сужаются и расширяются до ширины 1 м. Когда трещина сужается, вода океана уходит вниз, а когда она начинает расширяться, вода поднимается по ней почти до самой поверхности. Сквозь ледяную пробку, мешающую воде достичь поверхности, проникают солнечные лучи, неся энергию, необходимую живым организмам.

7 декабря 1995 года космическая станция «Галилео» вышла на орбиту Юпитера, что позволило начать уникальные исследования его четырех спутников: Ио, Ганимеда, Европы и Каллисто. Магнитометрические измерения показали существенные возмущения магнитного поля Юпитера вблизи Европы и Каллисто. По-видимому, выявленные вариации магнитного поля у спутников объясняются наличием «подземного» океана с соленостью, близкой к солености океанов Земли (37,5 ‰). Возможное существование подземного водного океана на Европе дискутируется уже более двух десятилетий. Аккреционные, радиогенные и приливные источники тепла на спутнике достаточно мощны, чтобы стать причиной обезвоживания глубинных слоев и формирования приповерхностного слоя воды толщиной более 100 км. Гравитационные измерения, проведенные аппаратурой станции «Галилео», подтвердили дифференциацию тела Европы: твердое ядро и водно-ледяной покров толщиной около 100 км, хорошо отражающий солнечные лучи. Возможно, этот океан даже теплый: существуют предположения о существовании в нем примитивных форм жизни. Планируются международные экспедиции для исследования предполагаемых океанов Европы.

История открытия и название

Название «Европа» было предложено С. Мариусом в году, однако в течение долгого времени оно практически не использовалось. Галилей назвал четыре открытые им спутника Юпитера «планетами Медичи » и дал им порядковые номера; Европу он обозначил как «второй спутник Юпитера». Лишь с середины XX века название «Европа» стало общеупотребительным.

Физические характеристики

Внутреннее строение Европы

Европа относится к числу крупнейших спутников планет Солнечной системы ; по размерам она близка к Луне .

Предполагают, что поверхность Европы претерпевает постоянные изменения, в частности, образуются новые разломы. Края некоторых трещин могут двигаться относительно друг друга, причём подповерхностная жидкость иногда может подниматься через трещины наверх. На Европе имеются протяжённые двойные хребты (см. снимок); возможно, они образуются в результате нарастания льда вдоль кромок открывающихся и закрывающихся трещин (см. схему образования хребтов).

Нередко встречаются и тройные хребты. Полагают, что механизм их образования происходит по следующей схеме . На первом этапе в результате приливных деформаций в ледяном панцире образуется трещина, края которой «дышат», разогревая окружающее вещество. Вязкий лёд внутренних слоёв расширяет трещину и поднимается вдоль неё к поверхности, загибая её края в стороны и вверх. Выход вязкого льда на поверхность образует центральный хребет, а загнутые края трещины - боковые хребты. Эти геологические процессы могут сопровождаться разогревом вплоть до плавления локальных областей и возможных проявлений криовулканизма .

На поверхности спутника имеются протяжённые полосы, покрытые рядами параллельных бороздок. Центр полос светлый, а края тёмные и размытые. Предположительно, полосы образовались в результате серий криовулканических водных извержений вдоль трещин. При этом тёмные края полос, возможно, сформировались в результате выброса на поверхность газа и осколков пород. Имеются и полосы другого типа (см. снимок), которые, как полагают, образовались в результате «разъезжания» двух поверхностных плит, с дальнейшим заполнением трещины веществом из недр спутника.

Рельеф некоторых частей поверхности позволяет предположить, что в этих участках поверхность когда-то была полностью расплавлена, и в воде даже плавали льдины и айсберги. Причём видно, что льдины (вмороженные ныне в ледяную поверхность) ранее образовывали единую структуру, но затем разъехались и повернулись.

Обнаружены тёмные «веснушки» (см. снимок) - выпуклые и вогнутые образования, которые могли сформироваться в результате процессов, аналогичным лавовым излияниям (под действием внутренних сил «тёплый», мягкий лёд двигается от нижней части поверхностной корки вверх, а холодный лёд оседает, погружаясь вниз; это ещё одно из доказательств присутствия жидкого, тёплого океана под поверхностью). Встречаются и более обширные тёмные пятна (см снимок) неправильной формы, образовавшиеся, предположительно, в результате расплавления поверхности под действием приливов океана, либо в результате выхода внутреннего вязкого льда. Таким образом, по тёмным пятнам можно судить о химическом составе внутреннего океана и, возможно, прояснить в будущем вопрос о существовании в нём жизни .

Предполагается, что подлёдный океан Европы близок по своим параметрам к участкам океанов Земли вблизи глубоководных геотермальных источников, а также к подлёдным озёрам, таким, как озеро Восток в Антарктиде . В таких водоёмах может существовать жизнь . В то же время, некоторые учёные полагают, что океан Европы может представлять собой довольно ядовитую субстанцию, не слишком подходящую для жизнедеятельности организмов.

Помимо Европы, океаны предположительно имеются на Ганимеде и Каллисто (судя по структуре их магнитных полей). Но, согласно расчётам, жидкий слой на этих спутниках начинается глубже и имеет температуру существенно ниже нуля (при этом вода остаётся в жидком состоянии благодаря высокому давлению).

Открытие на Европе водяного океана имеет важное значение для поисков внеземной жизни . Поскольку поддержание океана в тёплом состоянии происходит не столько благодаря солнечному излучению, сколько в результате приливного разогрева, то это снимает необходимость наличия близкой к планете звезды для существования жидкой воды - необходимого условия возникновения белковой жизни . Следовательно, условия для формирования жизни могут возникать в периферийных областях звёздных систем, около маленьких звёзд и даже вдали от звёзд, например, в системах планетаров .

Атмосфера

Субмарина («гидробот») проникает в океан Европы (взгляд художника)

В последние годы разработано несколько перспективных проектов изучения Европы с помощью космических аппаратов. Один из них - амбициозный проект Jupiter Icy Moons Orbiter , который первоначально планировался в рамках программы «Прометей» по разработке космического аппарата с ядерной энергоустановкой и ионным двигателем . Этот план был отменён в 2005 году из-за нехватки средств. В настоящее время в НАСА прорабатывается проект Europa Orbiter , предполагающий вывод на орбиту Европы космического аппарата с целью подробного изучения спутника. Запуск аппарата может быть произведён в ближайшие 7-10 лет, при этом возможно сотрудничество с ЕКА , которое также разрабатывает проекты по изучению Европы. Однако в настоящее время () пока нет конкретных планов по финансированию и осуществлению этого проекта.

Европа в фантастике, кино и играх

• Европа играет важную роль в романе Артура Кларка «2010: Одиссея Два» и одноимённом фильме Питера Хаймса. Внеземной разум намеревается ускорить эволюцию примитивной жизни, имеющейся в подлёдном океане Европы, и с этой целью трансформирует Юпитер в звезду . В романе «2061: Одиссея Три» Европа предстаёт уже как тропический водный мир.

• В «Схизматрице» Брюса Стерлинга Европа описана как мёртвый «ледяной» мир с безжизненным внутренним океаном. Одна из человеческих цивилизаций, расселившихся по Солнечной системе , принимает решение переселиться на Европу. Они создают на спутнике биосферу, а также полностью видоизменяют человека, чтобы он мог комфортно существовать в океане Европы.
• В повести Грега Бира «Божья кузница» Европа разрушается пришельцами, которые используют её лёд с целью изменения среды обитания на других планетах.
• В произведении Дэна Симмонса «Илион» Европа является местом обитания одной из разумных машин.
• В книге Йена Дугласа «Схватка за Европу » на Европе находится ценный инопланетный артефакт, за обладание которым в 2067 году сражаются американские и китайские войска.
• В повести Мишеля Саважа «Узники Европы» («Outlaws of Europa») ледяной спутник превращён в гигантскую тюрьму.
• В компьютерной игре Infantry под ледяной корой Европы расположены города.
• В игре Battlezone Европа в числе некоторых других тел Солнечной Системы представлена в виде холодной, ледяной арены битвы двух сверхдержав: США и воображаемого Советского Блока.
• В игре Abyss: Incident at Europa действие происходит на подводной базе в океане Европы.
• В одном из эпизодов аниме Cowboy Bebop команда космического корабля Bebop вынужденно высаживается на Европу, которая изображена в виде провинциальной планеты с маленьким населением.
• Помимо художественных произведений имеются концепции (довольно фантастичные) колонизации Европы . В частности, в рамках проекта «Артемис» ( , , ) предлагается использовать жилища типа иглу либо размещать базы на внутренней стороне ледяной коры (создавая там «воздушные пузыри»); океан предполагается исследовать с помощью подводных лодок. А политолог и инженер авиакосмической техники Т. Гэнгэйл даже разработал календарь для европанских колонистов (см. ).

См. также

Литература

• Ротери Д. Планеты. - М.: Фаир-пресс, 2005. ISBN 5-8183-0866-9
• Под ред. Д. Моррисона. Спутники Юпитера. - М.: Мир, 1986. В 3-х томах, 792 с.

Ссылки

Примечания

«Кассини» пролетела мимо Энцелада двадцать два раза, и это позволило исследовать шлейфы, извергающиеся непосредственно из океана ниже. Помимо обычной воды, ионов и заряженных частиц в шлейфах, «Кассини» нашла натрий - признак солености океана. Также нашла силикаты, что говорит о песчаном дне океана и возможном существовать гидротермальных жерл.

Это важно, потому что химические реакции между песком и водой могут обеспечивать достаточно энергии в воде, чтобы кормить микробную жизнь (как это было у гидротермальных жерл на Земле). Наконец, в 2017 году «Кассини» также нашла водород в шлейфах, который должен быть продуктом распада реакций песка и воды. Это говорит о том, что спутник может поддерживать жизнь.

Вслед за этими волнующими открытиями развернулась охота на шлейфы на Европе. Основываясь на измерениях Хаббла, оценки 2012 года показали, что количество воды, испускаемой шлейфами Европы, может быть в 30 раз больше, чем у Энцелада. Некоторые гейзеры в высоту достигали больше 200 километров. Как и у Энцелада, дно океана Европы вероятнее всего состоит из песка и камня, в отличие от океанов других спутников, таких как Ганимед и Каллисто, у которых дно океана ледяное.

В новом исследовании данные магнитометра от пролета Galileo в 400 километрах над поверхностью Европы были пересмотрены и сопоставлены с современной компьютерной моделью того, как должен вести себя заряженный газ на Европе. Результаты показали, что есть плотный регион заряженных частиц. Вероятнее всего, это шлейф.

Грядущие миссии

Как и в случае с Энцеладом, шлейфы Европы предлагают волнительную перспективу напрямую исследовать материал подповерхностного океана. Этим займутся две будущие миссии. JUICE, миссия Европейского космического агентства, начнется в 2022 году и прибудет на Юпитер в 2030 году. В рамках облета запланированы два подхода к Европе, а затем выход на орбиту Ганимеда в 2032 году.

Europa Clipper, миссия NASA, осуществит 45 облетов Европы. Обе эти миссии смогут исследовать шлейфы так же, как «Кассини» исследовала Энцелад. После этого предлагают отправить посадочные устройства или проникающие заряды на Европу, но предложения не нашли пока финансовой поддержки. Между тем, анализ образцов шлейфов может рассказать много интересного о том, что происходит в океане. Если нам повезет, мы даже сможем обнаружить сигнатуры биологической активности. К сожалению, «Кассини» не был оборудован для поиска таких сигнатур на Энцеладе.

Какой вывод? Теперь в нашей Солнечной системе есть четыре возможных места существования жизни помимо Земли. Во-первых, Марс, на котором были хорошие условия для жизни 3,8 миллиарда лет назад. Мы будем исследовать его при помощи марсохода ExoMars 2020. Он сможет пробурить до двух метров поверхности в поисках биомаркеров. Также в 2020 году на Марс отправится новый марсоход NASA .

Но на Европе и Энцеладе также может быть жизнь, и образцы шлейфов помогут выяснить, так ли это. На луне Сатурна Титане мы также обнаружили признаки сложной пребиотической химии, которая однажды породила жизнь на Земле. Это значит, что может быть подходящим местом для будущей или, возможно, текущей жизни.

Помимо планирования миссий на Марс и Европу также важно вернуться в систему Сатурна и поискать жизнь где-нибудь еще. Кто знает, возможно, буквально через пару лет мы найдем признаки чужеродной жизни, каких-нибудь инопланетных микробов.