Ученые предполагают наличие вулканов на дне океана Европы
Спутник Юпитера Европа имеет ледяную корку, покрывающую обширный глобальный океан. Скалистый слой под ним может быть достаточно горячим, чтобы таять, что приведет к подводным вулканам.
Новое исследование и компьютерное моделирование показывают, что вулканическая активность могла происходить на морском дне спутника Юпитера Европы в недавнем прошлом – и, возможно, все еще происходит. Предстоящая миссия НАСА Europa Clipper , нацеленная на запуск в 2024 году, будет пролетать близко к ледяному спутнику и собирать измерения, которые могут пролить свет на недавние результаты.
На этой иллюстрации, обновленной по состоянию на декабрь 2020 года, изображен космический корабль НАСА Europa Clipper. Миссия, нацеленная на запуск в 2024 году, будет исследовать, есть ли на спутнике Юпитера Европе и его внутреннем океане условия, подходящие для жизни.
Огромный океан
У ученых есть веские доказательства того, что между ледяной корой и каменистыми недрами Европы есть огромный океан. Новая работа показывает, как у спутника может быть достаточно внутреннего тепла, чтобы частично растопить этот каменистый слой – процесс, который может подпитывать вулканы на дне океана. Недавнее трехмерное моделирование того, как это внутреннее тепло производится и передается, является наиболее подробным и тщательным исследованием того, какое влияние оказывает внутреннее отопление на спутник.
Ключ к тому, чтобы скалистая мантия Европы была достаточно горячей, чтобы таять, кроется в массивном гравитационном притяжении Юпитера на его спутники. Когда Европа вращается вокруг газового гиганта, внутренность ледяного спутника изгибается. Изгибание заставляет энергию проникать внутрь Европы, которая затем выходит в виде тепла (подумайте о том, как многократное сгибание скрепки генерирует тепло). Чем больше изгибается внутренняя часть спутника, тем больше выделяется тепла.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Geophysical Research Letters , подробно моделируется, как скалистая часть Европы может изгибаться и нагреваться под действием силы тяжести Юпитера. Оно показывает, где рассеивается тепло и как тает скальная мантия, увеличивая вероятность извержения вулканов на морском дне.
Вулканы и жизнь на Европе
Вулканическая активность на Европе была предметом спекуляций на протяжении десятилетий. Для сравнения: спутник Юпитера Ио явно вулканический. Сотни вулканов там извергают фонтаны лавы и выбрасывают вулканический газ и пыль на высоту до 400 километров – активность, которая возникает из-за такого же внутреннего нагрева, вызванного притяжением Юпитера. Но Европа находится дальше, чем Ио от своей планеты-хозяина, поэтому ученые задались вопросом, будет ли подобный эффект под ледяной поверхностью.
Выводы ученых предполагают, что внутренняя часть спутника Юпитера Европа может состоять из железного ядра, окруженного скалистой мантией и непосредственно контактирующей с океаном под ледяной корой. Новое исследование моделирует, как внутреннее тепло может подпитывать вулканы на морском дне.
Источник: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт / Майкл Кэрролл.
Авторы, возглавляемые Мари Бехоунковой из Карлова университета в Чешской Республике, далее предсказали, что вулканическая активность наиболее вероятна вблизи полюсов Европы – широт, где генерируется больше всего тепла. Они также изучили, как вулканическая активность могла развиваться с течением времени. Долгоживущие источники энергии дают больше возможностей для развития потенциальной жизни.
Подводные вулканы, если они есть, могли бы приводить в действие гидротермальные системы, подобные тем, которые питают жизнь на дне океанов Земли. На Земле, когда морская вода вступает в контакт с горячей магмой, в результате взаимодействия образуется химическая энергия. И именно химическая энергия этих гидротермальных систем, а не солнечного света, помогает поддерживать жизнь глубоко в наших океанах. Вулканическая активность на морском дне Европы была бы одним из способов поддержать потенциально обитаемую среду в океане этой луны.
«Наши результаты предоставляют дополнительные доказательства того, что подземный океан Европы может быть средой, подходящей для зарождения жизни, – сказала Бехоункова. – Европа – одно из редких планетных тел, которые могли поддерживать вулканическую активность в течение миллиардов лет, и, возможно, единственное тело за пределами Земли, которое имеет большие водоемы и долгоживущий источник энергии».
Прямые наблюдения
Ученые НАСА получат возможность проверить новые предсказания, когда Europa Clipper достигнет своей цели в 2030 году. Космический корабль будет вращаться вокруг Юпитера и совершит десятки близких облетов Европы, чтобы нанести на карту спутник и исследовать ее состав. Среди научных данных, которые он собирает, космический корабль будет детально обследовать поверхность и брать образцы тонкой атмосферы Европы.
Наблюдения за поверхностью и атмосферой дадут ученым возможность узнать больше о внутреннем океане спутника, если вода просачивается сквозь ледяную кору. Ученые считают, что обмен веществами между океаном и земной корой оставит следы морской воды на поверхности. Они также считают, что при обмене может выделяться газ и, возможно, даже струи водяного пара с выброшенными частицами, которые могут содержать материалы, поступающие с морского дна.
Поскольку Europa Clipper измеряет гравитацию и магнитное поле спутника, аномалии в этих областях, особенно по направлению к полюсам, могут помочь подтвердить вулканическую активность, предсказанную новым исследованием.
Такие миссии, как Europa Clipper, помогают вносить свой вклад в область астробиологии , междисциплинарные исследования условий далеких миров, в которых может быть жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Хотя Europa Clipper не является миссией по обнаружению жизни, она проведет детальную разведку Европы и выяснит, может ли ледяная луна с ее подводным океаном поддерживать жизнь. Понимание пригодности Европы для жизни поможет ученым лучше понять, как развивалась жизнь на Земле, и потенциал для поиска жизни за пределами нашей планеты.
Под управлением Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния, JPL возглавляет разработку миссии Europa Clipper в партнерстве с Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Мэриленде для Управления научной миссии агентства в Вашингтоне. Программный офис планетарных миссий в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, выполняет управление программой миссии Europa Clipper.
Новое исследование и компьютерное моделирование показывают, что вулканическая активность могла происходить на морском дне спутника Юпитера Европы в недавнем прошлом – и, возможно, все еще происходит. Предстоящая миссия НАСА Europa Clipper , нацеленная на запуск в 2024 году, будет пролетать близко к ледяному спутнику и собирать измерения, которые могут пролить свет на недавние результаты.
На этой иллюстрации, обновленной по состоянию на декабрь 2020 года, изображен космический корабль НАСА Europa Clipper. Миссия, нацеленная на запуск в 2024 году, будет исследовать, есть ли на спутнике Юпитера Европе и его внутреннем океане условия, подходящие для жизни.
Огромный океан
У ученых есть веские доказательства того, что между ледяной корой и каменистыми недрами Европы есть огромный океан. Новая работа показывает, как у спутника может быть достаточно внутреннего тепла, чтобы частично растопить этот каменистый слой – процесс, который может подпитывать вулканы на дне океана. Недавнее трехмерное моделирование того, как это внутреннее тепло производится и передается, является наиболее подробным и тщательным исследованием того, какое влияние оказывает внутреннее отопление на спутник.
Ключ к тому, чтобы скалистая мантия Европы была достаточно горячей, чтобы таять, кроется в массивном гравитационном притяжении Юпитера на его спутники. Когда Европа вращается вокруг газового гиганта, внутренность ледяного спутника изгибается. Изгибание заставляет энергию проникать внутрь Европы, которая затем выходит в виде тепла (подумайте о том, как многократное сгибание скрепки генерирует тепло). Чем больше изгибается внутренняя часть спутника, тем больше выделяется тепла.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Geophysical Research Letters , подробно моделируется, как скалистая часть Европы может изгибаться и нагреваться под действием силы тяжести Юпитера. Оно показывает, где рассеивается тепло и как тает скальная мантия, увеличивая вероятность извержения вулканов на морском дне.
Вулканы и жизнь на Европе
Вулканическая активность на Европе была предметом спекуляций на протяжении десятилетий. Для сравнения: спутник Юпитера Ио явно вулканический. Сотни вулканов там извергают фонтаны лавы и выбрасывают вулканический газ и пыль на высоту до 400 километров – активность, которая возникает из-за такого же внутреннего нагрева, вызванного притяжением Юпитера. Но Европа находится дальше, чем Ио от своей планеты-хозяина, поэтому ученые задались вопросом, будет ли подобный эффект под ледяной поверхностью.
Выводы ученых предполагают, что внутренняя часть спутника Юпитера Европа может состоять из железного ядра, окруженного скалистой мантией и непосредственно контактирующей с океаном под ледяной корой. Новое исследование моделирует, как внутреннее тепло может подпитывать вулканы на морском дне.
Источник: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт / Майкл Кэрролл.
Авторы, возглавляемые Мари Бехоунковой из Карлова университета в Чешской Республике, далее предсказали, что вулканическая активность наиболее вероятна вблизи полюсов Европы – широт, где генерируется больше всего тепла. Они также изучили, как вулканическая активность могла развиваться с течением времени. Долгоживущие источники энергии дают больше возможностей для развития потенциальной жизни.
Подводные вулканы, если они есть, могли бы приводить в действие гидротермальные системы, подобные тем, которые питают жизнь на дне океанов Земли. На Земле, когда морская вода вступает в контакт с горячей магмой, в результате взаимодействия образуется химическая энергия. И именно химическая энергия этих гидротермальных систем, а не солнечного света, помогает поддерживать жизнь глубоко в наших океанах. Вулканическая активность на морском дне Европы была бы одним из способов поддержать потенциально обитаемую среду в океане этой луны.
«Наши результаты предоставляют дополнительные доказательства того, что подземный океан Европы может быть средой, подходящей для зарождения жизни, – сказала Бехоункова. – Европа – одно из редких планетных тел, которые могли поддерживать вулканическую активность в течение миллиардов лет, и, возможно, единственное тело за пределами Земли, которое имеет большие водоемы и долгоживущий источник энергии».
Прямые наблюдения
Ученые НАСА получат возможность проверить новые предсказания, когда Europa Clipper достигнет своей цели в 2030 году. Космический корабль будет вращаться вокруг Юпитера и совершит десятки близких облетов Европы, чтобы нанести на карту спутник и исследовать ее состав. Среди научных данных, которые он собирает, космический корабль будет детально обследовать поверхность и брать образцы тонкой атмосферы Европы.
Наблюдения за поверхностью и атмосферой дадут ученым возможность узнать больше о внутреннем океане спутника, если вода просачивается сквозь ледяную кору. Ученые считают, что обмен веществами между океаном и земной корой оставит следы морской воды на поверхности. Они также считают, что при обмене может выделяться газ и, возможно, даже струи водяного пара с выброшенными частицами, которые могут содержать материалы, поступающие с морского дна.
Поскольку Europa Clipper измеряет гравитацию и магнитное поле спутника, аномалии в этих областях, особенно по направлению к полюсам, могут помочь подтвердить вулканическую активность, предсказанную новым исследованием.
«Перспектива горячих каменистых недр и вулканов на морском дне Европы увеличивает вероятность того, что океан Европы может стать обитаемой средой, – сказал Роберт Паппалардо из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, научный сотрудник проекта Europa Clipper. – Возможно, мы сможем проверить это с помощью запланированных измерений силы тяжести и состава Europa Clipper, что является захватывающей перспективой».
Такие миссии, как Europa Clipper, помогают вносить свой вклад в область астробиологии , междисциплинарные исследования условий далеких миров, в которых может быть жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Хотя Europa Clipper не является миссией по обнаружению жизни, она проведет детальную разведку Европы и выяснит, может ли ледяная луна с ее подводным океаном поддерживать жизнь. Понимание пригодности Европы для жизни поможет ученым лучше понять, как развивалась жизнь на Земле, и потенциал для поиска жизни за пределами нашей планеты.
Под управлением Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния, JPL возглавляет разработку миссии Europa Clipper в партнерстве с Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Мэриленде для Управления научной миссии агентства в Вашингтоне. Программный офис планетарных миссий в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, выполняет управление программой миссии Europa Clipper.
Комментарии 0