Европа (спутник Юпитера)
Европа – шестой по счёту спутник Юпитера. Поверхность его представляет собой ледяную корку из водного льда от 10 до 30 км. Под коркой – жидкий океан глубиной 20-30 км. Ниже океана идёт толстый слой горных пород, а в центре планеты расположено металлическое ядро.
Вокруг Юпитера, отстоящего на расстоянии 670 900 км, Европа облетает за 3.5 суток на скорости 50 000 км/ч, обращена к планете всегда одной стороной. Размерами она уступает Луне, но имеет схожую плотность. В составе спутника имеются силикатные породы, и это делает её схожей с планетами земной группы.
Атмосфера Европы очень разреженная и имеет в своём составе молекулярный кислород. Разреженность настолько сильная, что давление у поверхности равно около 1/100000000000 части земной.
Поверхность
Поверхность Европы уникальна. Она чрезвычайно ровная, и лишь изредка попадаются структуры, похожие на холмы с высотами около сотни метров.
На поверхности планеты также имеются элементы солей, а также соединения железа и серы. Они придают красноватый оттенок внутренних частей трещин.
Ещё одной особенностью стали «веснушки». Они имеют вид тёмных образований выпуклых или вогнутых форм. Есть предположение, что они получились в результате действия разогреваемого внутреннего льда на внешний, более холодный.
Океан
Основным признаком того, что подо льдом есть океан, стало наличие магнитного поля. Для этого необходим токопроводящий слой, и океан солёной воды очень подходит. Существует ещё один признак наличия океана: некогда кора планеты подверглась сдвигу на 80°. Но если бы она прочно прилегала к недрам, сдвига бы не было.
Существует гипотеза, что подлёдный океан взаимодействует с поверхностными льдами, обмениваясь с ними газами и минералами. Это указывает на богатый химический состав воды.
Есть ли жизнь на Европе
Европа – реальный шанс отыскать жизнь. Пока не выявлено прямых признаков этого, но наличие жидкой воды позволяет надеяться на успех. Возможно, в подповерхностных слоях океана существует некоторое подобие микробной жизни. Жизненные формы вполне могут проявиться на дне океана возле гидротермальных источников. Возможно существование организмов и под ледяным панцирем в прикреплённом к нему состоянии, подобно водорослям. Всё зависит от температуры океана и его солёности. Слишком низкая температура и большая солёность резко уменьшают вероятность какой-либо формы жизни.
Что же касается наличия кислорода, то этот фактор признан благоприятным. Профессор Аризонского университета Р. Гринберг утверждает, ссылаясь на свои вычисления, что океан Европы достаточно насыщен кислородом. Он считает, что его вполне хватит для возникновения и функционирования некоторых форм жизни. Метеориты тоже могли занести микроорганизмы на планету.
В 2013 году появилось известие об открытии на Европе перекиси водорода. А это уже потенциальный источник энергии для некоторых бактерий. Также найдены следы филлосиликатов — глинистых минералов кометного или астероидного происхождения, повышающие шансы для существования жизни.
Прогулки по льдам
Путешествовать по Европе лучше всего на буере. Правда, обычный парус тут не годится, потому что ветра вряд ли дождёшься. Поэтому приспособим специальный парус, для улавливания солнечного ветра.
Капсула нашего буера должна быть надёжно защищена от радиации – здесь этого добра так много, что смертельную дозу можно получить в минуты. Полозья буера у нас очень длинные и широкие, ведь это не ровный байкальский лёд – вся поверхность планеты испещрена трещинами и разломами.
Исследования Европы
Планы изучения
Существует несколько проектов исследования Европы и цели предполагаемых миссий различны. Это и изучение химического состава, и поиск жизненных форм океана. Все эти проекты рассчитываются с тем условием, что работы будут производиться в условиях радиационного фона, который в миллион раз выше земного.
Есть предложение создать атомный плавящий зонд («Криобот»), который бы смог расплавлять ледяной панцирь до достижения водного слоя. В воде в работу вступит другой аппарат – «Гидробот» – он будет собирать и отсылать на Землю информацию.
В 2016 году NASA выделила средства на разработку проекта Europa Clipper. Это можно считать началом официальной подготовки к полёту на Европу. Аппарат должен быть запущен в 2020-м году
Нам даже не представить, в какие формы может быть заключено существование и материи, и самой жизни. И, глядя в телескоп на сверкающую жемчужину возле сияющего Юпитера, нужно задуматься: а вдруг, именно там эта жизнь?
Жизнь на Европе. Возможна ли она?
Юпитер, газовый гигант и самый массивный мир в нашей Солнечной системе, имеет 67 спутников. Четвертый по величине из них — Европа, имеет диаметр 3100 километров. Этот маленький мир больше Плутона, но меньше нашей Луны.
Особенности Европы
Европа имеет одну особенность — под ее замерзшей поверхностью может скрываться огромное количество жидкой воды. И ученые НАСА нашли доказательства этому факту при измерениях ее плотности и магнитного поля. Эти данные указывают на существование большого количества воды. Помимо этого, есть и другие доказательства, что на Европе есть вода. Они были получены с использованием спектроскопического анализа, который показывает, что водяной лед покрывает всю ультрагладкую поверхность этого мира.
Ледяной панцирь Европы имеет в среднем около 22 километров в глубину. Ученые считают, что ему не менее 50 миллионов лет. И под ним может существовать океан из жидкой воды глубиной около 100-200 километров. Вероятно, он относительно теплый, благодаря контакту с вулканически активным морским дном. Европа может содержать более чем в два раза больший объем жидкой воды в своих океанах, чем Земля. Океаны нашей планеты «в среднем» имеют глубину около 3,6 км.
Внутреннее строение Европы — концепция художника © NASA / JPL
Давление на морском дне Европы оценивается в 130–250 МПа. Это означает, что оно будет недоступно для технологий, которые мы уже разработали. Сегодня мы умеем противостоять лишь самым глубоким участкам океанов Земли.
Потенциал для жизни
Многие современные исследователи считают, что Европа обладает большим потенциалом для существования внеземной жизни. Даже большим чем Марс, наш ближайший планетарный сосед. Хотя недавно и были получены доказательства наличия водяного льда на Марсе, и на его полюсах и под поверхностью действительно может быть значительное количество замерзшей воды, вероятность существование ее на Марсе в жидком виде почти равна нулю. Если на Марсе и есть жизнь, она, скорее всего, окажется микробной по своей природе.
Но огромный океан Европы обладает гораздо большим потенциалом. Ученые определили три требования к возникновению жизни. Это наличие жидкой воды, источника энергии и нужных химических элементов. Они должны послужить для жизни «строительными блоками» Европа имеет все три.
Европа — это гравитационно заблокированный мир. Одна сторона спутника всегда обращена к своему гравитационному хозяину — Юпитеру. Эта мощная сила удерживает Европу на эллиптической орбите. В некоторых ее точках спутник попеременно бывает ближе или дальше от Юпитера. Этот процесс создает трение внутри Европы в ее сердцевине, состоящей из твердого никеля и железа. Так возникает постоянный источник геотермального тепла, который сохраняет океан Европы в жидком состоянии.
Жизнь на Европе без фотосинтеза
Без солнечного света жизнь на Европе никогда не разовьет фотосинтез. Но это не обязательное требование. На Земле большинство растений используют энергию Солнца для приготовления пищи, и не едят другие живые существа для питания. Они известны как автотрофы. Но есть автотрофы, которым Солнце не нужно. Это бактерии, которые размножаются с использованием тепла, исходящего от мантии Земли. Оно выходит из гидротермальных жерл на морском дне.
Во время недавней экспедиции к глубоководным гидротермальным источникам исследователи из Института морской микробиологии им. Макса Планка и Кластера мастерства MARUM обнаружили мидии, которые имеют свои собственные «топливные элементы» на борту. Это симбиотические бактерии, использующие водород в качестве источника энергии.
Европа отвечает элементарными требованиями для существования жизни. Наличие жидкой воды обеспечивает доступ ко многим другим элементам. Это происходит благодаря различным химическим реакциям. Так получаются свободный кислород, перекись водорода, диоксид углерода и диоксид серы. В сочетании с железом, а также такими элементами, как фосфор, эти процессы в конечном итоге приведут к получению всех необходимых соединений.
Жизнь на Европе, в ее океанах, может быть не только микробной, несмотря на чрезвычайно высокое давление. На Земле угорь Simenchelys parasiticus спокойно живет на глубине более километра. А тихоокеанская гадюка охотится на добычу в 4 километрах ниже поверхности.
Mariana snailfish обитает на глубинах более 8 километров.
Жизнь на других принципах
Все элементы, необходимые для жизни, вероятно, существуют в необходимых количествах на Европе. Но любая многоклеточная жизнь, которая там развивается (или развивалась), будет иметь только общие характеристики с жизнью на Земле. Жизнь на Европе не обязательно будет требовать ДНК и не должна обязательно основываться на углероде. Высокая концентрация кремния, обнаруженная на поверхности Европы, может означать, что жизнь там основана на этом элементе.
Принцип конвергентной эволюции — это идея о том, что живые существа, которые не связаны между собой, будут развиваться так, что получат сходные черты. Поэтому водные формы жизни на основе кремния будут чем-то напоминать земных рыб, ракообразных и моллюски. Известно, что акулы и дельфины очень похожи во многих отношениях, но очень далеки друг от друга на древе жизни. У животных Европы мы могли бы найти плавники, щупальца, как жесткие, так и мягкие скелеты, различные формы балласта, как у китов, бесконечное разнообразие глаз, множество типов раковин и так далее.
Нужны новые технологии
Даже если жизнь на Европе существует, ее поиск будет сопряжен с серьезными трудностями. Чтобы увидеть такую жизнь напрямую, необходимо будет произвести колоссальную работу. Будет нужно создать оборудование, способное пробурить километры льда. Нужны будут технологии, которые позволят произвести спуск непосредственно в глубину океана Европы.
Отверстия на поверхности Европы выбрасывают подземные воды из океана, находящегося под ледяной коркой Европы. Но ее тонкая атмосфера плохо защищает от жесткого излучения Юпитера. Используя данные облетов космических аппаратов Galileo и Voyager 1, ученые НАСА выяснили, что излучение Юпитера, которое попало на поверхность Европы, было самым сильным на ее экваторе и самым слабым на полюсах. Если и есть шансы найти выброшенные на поверхность свидетельства жизни, лучшим выбором будут полюса Европы.
Радиация на поверхности Европы, вероятно, уничтожит любые биосигнатуры, выброшенные из ее океанов. © НАСА / JPL
Люди на спутниках Юпитера
Вопрос о том, существует ли жизнь на Европе, далек от ответа. И ни в коем случае не является решенным. Но нам ничто не мешает порассуждать на тему эволюции там интеллектуальной, использующей инструменты и технологии цивилизации. Судя по нашему ограниченному опыту, вероятно огонь совершенно необходим для появления и развития технологий, выходящих за рамки простого создания инструментов. Поэтому развитие технологий, подобных нашим, на Европе маловероятно.
Лишь непосредственное изучение на месте поставит все точки в загадках Европы. Люди окажутся на ее поверхности, вероятно, не ранее 2100 года. Скорее всего сначала мы доберемся до Марса и начнем разрабатывать астероиды. Это произойдет задолго до того, как человек ступит на спутники Юпитера. Но, возможно, мы узнаем, есть ли жизнь на Европе задолго до этого. НАСА планирует в 2020 году запуск миссии под названием Europa Clipper. Она выведет спутник на орбиту вокруг Юпитера и проведет обширное исследование этого далекого мира.
Надеюсь, что все, кто читает это, когда — нибудь узнает все ответы на тайны Европы…
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Европа: наш лучший шанс найти другую жизнь?
Спустя двадцать лет падений и взлетов, разработок и сокращений, ученые стоят на пороге отправки миссий для изучения океанского мира Европы. Может ли это быть нашим лучшим шансом на поиск жизни где-либо в Солнечной системе? Ведь Европа — совсем крошечный мир на орбите гигантской планеты Юпитер, даже меньше земной Луны. Издалека Европа кажется изрезанной сетью темных полос, будто беспорядочным карандашным рисунком малыша. Вблизи обнаруживаются длинные линейные трещины во льду, простирающиеся в некоторых случаях на тысячи километров. Многие из них заполнены неизвестным загрязнителем, который ученые называют «коричневой грязью». В других местах поверхность неровная и разбитая, как если бы массивные плиты льда дрейфовали, вращались и переворачивались в слякоти.
На спутнике Юпитера может быть жизнь
Жизнь на Европе
Мощная гравитация Юпитера помогает генерировать приливные силы, которые многократно растягивают и ослабляют луну. Но стрессы, которые создали раздробленный ландшафт Европы, лучше всего объясняются тем, что ледяная оболочка плавает в океане жидкой воды.
«Тот факт, что под поверхностью Европы находится жидкая вода, которую мы знаем из предыдущих миссий, в частности из наблюдений магнитометра, собранных аппаратом Galileo в 1990-х, делает ее одной из самых интересных потенциальный целей для поиска жизни», говорит профессор Эндрю Коутс из Лаборатории космических исследований Мулларда в графстве Суррей, Великобритания.
Соленая глубина Европы может доходить до 80-170 километров в глубь спутника, а значит, она может содержать в два раза больше жидкой воды, чем все океаны Земли.
И хотя вода является одной из важнейших предпосылок для жизни, океан Европы может иметь и другие — такие как источник химической энергии для микробов. Более того, океан может взаимодействовать с поверхностью при помощи ряда средств, включая теплые капли льда, поднимающиеся по ледяной оболочке снизу вверх. Поэтому изучение поверхности может дать ключ к тому, что происходит в океане.
Теперь NASA начинает две миссии, чтобы исследовать этот интригующий мир. Обе они обсуждались на 48-й Лунной и планетарной научной конференции (LPSC) в Хьюстоне.
Миссии на спутник Юпитера
Первая — это пролетная миссия под названием Europa Clipper, которая, вероятно, состоится в 2022 году. Вторая — это посадочная миссия, которая последует несколькими годами спустя.
Антенна HGA для миссии Europa Clipper
Доктор Роберт Паппалардо из Лаборатории реактивного движения NASA, является ученым проекта Clipper.
«Мы пытаемся понять потенциальную обитаемость Европы, ее ингредиенты для жизни: воду и наличие возможной химической энергии для жизни», говорит он. «Мы делаем это, пытаясь понять океан и ледяной панцирь, состав и геологию. И все вместе они демонстрируют уровень текущей активность Европы».
Clipper несет полезный груз из девяти инструментов, включая камеру, которая будет снимать большую часть поверхности; спектрометры, чтобы понять ее состав; ледопроницаемый радар для картирования ледяной оболочки в трех измерениях и поиска воды под ледяным панцирем; магнитометр для характеристики океана.
Однако, с тех пор как космический аппарат Galileo обеспечил свидетельство наличия океана в 1990-х годах, мы знаем, что Европа не единственная в своем роде.
«За прошлые десять лет мы с удивлением для себя обнаружили, что невозможно отправиться во внешнюю Солнечную систему и не столкнуться с океанским миром», говорит ученый программы Clipper Курт Нибур.
На спутнике Сатурна Энцеладе, например, лед из подповерхностного океана прорывается в космос через трещины на южном полюсе.
Космический аппарат Europa Clipper по мнению художника будет выглядеть так
Сатурнианский спутник может также увидеть специальную миссию в 2020-х годах, но доктор Нибур считает, что Европа более привлекательная цель: «Европа намного больше Энцелада и имеет больше всего: больше геологической активности, больше воды, больше пространства для этой воды, больше тепла, больше сырья и больше стабильности в окружающей среде».
Есть кое-что еще, что выделяет эту луну: ее окрестности. Орбитальная трасса Европы глубоко заходит в магнитное поле Юпитера, которое захватывает и ускоряет частицы.
В результате рождаются пояса интенсивного излучения, которые поджаривают электронику космических аппаратов, ограничивая продолжительность миссий месяцами или даже неделями. Тем не менее это излучение также вызывает реакции на поверхности Европы, создавая окислители. На Земле биология использует химические реакции между окислителями и соединениями, известными как восстановители, чтобы обеспечить необходимой энергией жизнь.
Как найти жизнь?
Однако окислители, созданные на поверхности, полезны для микроорганизмов Европы, только если они могут спуститься в океан. К счастью, процесс конвекции, который толкает теплые капли льда вверх, может также разрушать материал поверхности. Оказавшись в океане, окислители могут вступать в реакцию с восстановителями, производимыми морской водой, реагируя на твердое океанское дно.
«Нужно оба полюса батареи», объясняет Роберт Паппалардо.
Для ученых вроде доктора Паппалардо предстоящие миссии — это воплощение мечты двух десятилетий. С тех пор как в конце 1990-х годов были разработаны первые концепции миссии на Европу, предложения срывались одно за другим.
В нулевых США и Европа даже объединяли ресурсы ради миссии, которая отправила бы отдельные космические аппараты к Европе и луне Юпитера Ганимеду. Но план отменили из-за сокращения бюджета, и европейская часть вылилась в миссию Juice.
«Не думаю, что за последние 18 лет была миссия на Европу, которая прошла мимо моих пальцев и глаз», говорит Нибур. «Это был долгий путь. Путь к запуску всегда был тернистым, и он также был полон разочарований. Больше всего мы прочувствовали это на примере Европы».
Изучение Европы дорого обходится — хотя и не больше, чем другие «флагманские» миссии NASA, такие как «Кассини» или «Кьюриосити».
Существуют сложные инженерные задачи, такие как работа в радиационных поясах Юпитера. Инструменты космического аппарата должны быть экранированы такими материалами, как титановый металл, говорит Паппалардо, но «они должны быть способны видеть Европу».
А пока покорить Европу не получается, астрономы ищут другие экзопланеты, которые гораздо дальше.
Космические миссии на Юпитер
Поэтому, чтобы сохранить Clipper в безопасности, NASA будет несколько отклоняться от правил. «Предполагалось, что будет так: Galileo пролетел мимо Европы, поэтому следующая миссия должна быть орбитальной. Именно так мы ведем дела», говорит Нибур. Но вместо того, чтобы выходить на орбиту Европы, «Клиппер» уменьшит воздействие сокращающей срок миссии радиации за счет выхода на орбиту Юпитера и сделает как минимум 45 близких подлетов к ледяной луне за три с половиной года.
«Мы поняли, что могли бы избежать этих технических проблем выхода на орбиту Европы, сделать миссию более выполнимой и при этом осуществить все научные задачи».
Сила солнечного света возле Европы в тридцать раз слабее, чем на Земле. Но NASA решило, что он сможет питать солнечные батареи Clipper, поэтому не придется использовать радиоизотопные генераторы, как в других миссиях. «Все эти годы исследований заставили нас отказаться от прежних концепций и сосредоточиться на реально достижимом, а не желаемом», говорит Курт Нибур.
В 2011 году, после отмены американо-европейской миссии, отчетом Национального исследовательского совета была подтверждена важность изучения ледяной луны. Несмотря на это, NASA по-прежнему осторожничает из-за стоимости.Посадочный модуль не получил финансирования в бюджетном запросе президента на 2018 год для NASA. Но доктор Джим Грин, директор планетарных наук в агентстве, говорит, что «эта миссия чрезвычайно захватывающая, потому что она расскажет нам о науке, которую мы могли бы делать на поверхности спутника».
«Нам предстоит пройти через долгий процесс, понять, какие измерения нам нужно проводить. Затем мы должны поработать с администрацией и наметить нужное время, согласовать бюджет, чтобы двигаться вперед».
NASA и Autodesk использует ИИ, который проектирует новые межпланетные посадочные модули
За последние двадцать лет предлагались весьма инновационные концепции посадочных модулей, отражающие научную щедрость, которой можно воспользоваться после приземления. Гирейн Джонс из Лаборатории космических исследований Мулларда работал над одной концепцией под названием «пенетратор».
И напротив, будущий посадочный аппарат NASA будет садиться мягко при помощи технологии «небесного крана», которая использовалась для безопасного сброса марсохода «Кьюриосити» на Марсе в 2012 году. Во время приземления он будет использовать автономную систему посадки для обнаружения и предотвращения поверхностных опасностей в режиме реального времени.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на нас в Google Новостях и Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Clipper сможет обеспечить разведку посадочной площадки. «Мне нравится мысль, что он найдет подходящий оазис, где вода будет близко к поверхности. Может быть, там будет тепло и будут органические материалы», говорит Паппалардо.
Судно будет оснащено чувствительными инструментами и вращающейся пилой, которая позволит получить свежие образцы из-под обработанного радиацией поверхностного льда.
«Посадочный аппарат должен будет добраться до самого свежего, нетронутого образца льда. Чтобы сделать это, ему придется глубоко копнуть либо вызвать извержение на поверхности — создать гейзер — который вывалит много свежего материала на поверхность», говорит Курт Нибур.
За последние годы телескоп Хаббл сделал предварительные наблюдения выбросов водяного льда, извергающихся из-под Европы, подобное энцеладским. Но нет никакого смысла в том, чтобы посещать места десятилетних извержений — аппарату нужно посетить место с относительно свежим выбросом.
Поэтому ученые должны понять, что управляет этими гейзерами: например, Clipper определит, связаны ли гейзеры с какими-нибудь горячими точками на поверхности.
Морские просторы Земли изобилуют жизнью, поэтому нам трудно представить себе стерильный океан 100-километровой глубины на Европе. Но научный порог обнаружения жизни установлен очень высоко. Сможем ли мы узнать инопланетную жизнь, если найдем ее?
«Цель посадочной миссии — не просто обнаружить жизнь (к нашему удовлетворению), но и убедить всех остальных, что мы это сделали», объясняет Нибур. «Для нас будет не очень хорошо инвестировать в эту миссию, если все, что мы создадим, это научную полемику».
Таким образом, команда предложила два способа. Во-первых, любое обнаружение жизни должно быть основано на множественных независимых линиях данных, полученных в ходе прямых измерений.
«Нельзя сделать одно измерение и сказать: да есть же ж, эврика, мы нашли ее. Вы смотрите на общую сумму», говорит Нибур. Во-вторых, ученые разработали фреймворк для интерпретации этих результатов, некоторые из которых могут быть положительными, а другие — отрицательными. «Создается дерево решений, которое проходит через все различные переменные. Следуя всем этим различным путям, мы получаем конечный результат, один из двух: либо мы нашли жизнь, либо не нашли», говорит он.
