Введение

Спутник Юпитера, Европа, долгое время привлекал внимание ученых благодаря возможному существованию под его ледяной коркой глобального океана жидкой воды. Этот скрытый океан делает Европу одной из самых интригующих локаций в нашей солнечной системе для изучения условий, которые могут поддерживать жизнь. Однако новое исследование, возглавляемое ученым Луджендрой Оджой из Университета Рутгерса, указывает на то, что один из наиболее перспективных путей к океану Европы может оказаться гораздо более сложным, чем считалось ранее.

Исследование и его выводы

В работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, Оджо и его коллеги использовали компьютерные симуляции, чтобы проверить, может ли жидкая вода из глубокого океана Европы подниматься через трещины в льду и накапливаться в мелких резервуарах ближе к поверхности. Если такие резервуары существуют, их было бы легче обнаружить или исследовать, чем океан, скрытый далеко внизу.

Оджо заявил: «Загадка, которую мы хотели решить, заключалась в том, возможно ли это путешествие». «Может ли жидкая вода подняться из глубокого океана Европы к поверхности, не замерзая при этом?» К сожалению, их выводы показали, что путь от глубокого океана к мелкому льду, вероятно, гораздо более сложен, чем предполагали ученые.

Сложности пути

«Существует ледяная оболочка, под ней находится вода, и существует множество спекуляций о том, как эта вода может подняться из глубины и добраться до поверхности, не замерзая по пути», — добавил Оджо. «На самом деле мы думаем, что опровергли это».

Локальные резервуары и их значение

Это открытие имеет значительные последствия для будущих исследований Европы. Если под поверхностью спутника будут найдены мелкие карманы жидкой воды, они могут не обязательно содержать воду из глубокого океана Европы. Скорее всего, такие резервуары образовались локально, изо льда, который растаял внутри самой оболочки.

Это различие имеет значение. Ученые заинтересованы в Европе, потому что жидкая вода, химические элементы и энергия являются основными ингредиентами в поисках обитаемых условий за пределами Земли. Мелкий резервуар было бы легче достичь, чем глубокий океан. Но если этот резервуар не связан с океаном, он может не дать представления о том, что происходит в самом интригующем окружении Европы.

Будущие миссии к Юпитеру

Работа пришла в то время, когда две основные космические миссии направляются к системе Юпитера. Миссия NASA Europa Clipper была запущена в октябре 2024 года и должна прибыть к Юпитеру в апреле 2030 года, где она будет вращаться вокруг планеты и совершит 49 близких пролетов мимо Европы. Миссия Европейского космического агентства JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), запущенная в апреле 2023 года, должна прибыть к Юпитеру в июле 2031 года.

Обе миссии ожидаются, чтобы предоставить ученым более детальное представление о ледяной оболочке Европы, составе поверхности и возможной подповерхностной воде. Радарный инструмент Europa Clipper может помочь ученым определить, существуют ли мелкие резервуары и как они устроены.

Турбулентность и ее влияние

Под крайне холодной поверхностью Европы может существовать глобальный океан, который остается жидким благодаря мощной гравитации Юпитера, которая постоянно сжимает и растягивает спутник, создавая внутреннее тепло, которое задерживается ледяной оболочкой.

Исследование сосредоточено на дайках — узких трещинах или разломах, которые, теоретически, могут позволить воде из океана подниматься вверх через лед. Идея отчасти аналогична тому, как расплавленная порода может перемещаться через трещины на Земле перед тем, как вызвать вулканическую активность. На ледяных мирах этот процесс известен как криовулканизм, где вместо расплавленной породы участвуют лед и вода.

Однако, по словам Оджи, это сравнение полезно лишь до определенного момента. «Лед и жидкая вода принципиально отличаются от лавы и вулканов, которые мы видим здесь, на Земле», — сказал он. «Я думаю, здесь отсутствуют некоторые фундаментальные физические аспекты, и мне хотелось бы исследовать это».

Заключение

Одним из отсутствующих элементов, по словам Оджи, является турбулентность. Ранее модели часто рассматривали подъем воды через лед Европы как относительно упорядоченный процесс. Но симуляции, проведенные командой из Рутгерса, показывают, что вода, скорее всего, будет подниматься быстро и с турбулентностью через трещины, смешиваясь с холодными стенками разлома и быстро теряя тепло в окружающий лед.

«Эта вода, которая поднимется, будет турбулентной», — сказал Оджо. «Она будет двигаться влево и вправо, вверх и вниз, будет иметь вихревое движение. И когда это произойдет, эта жидкая вода будет охлаждаться очень быстро, когда она приближается к поверхности».

Когда вода охлаждается, она может стать переохлажденной, оставаясь жидкой даже при температуре ниже обычной точки замерзания. В таких условиях могут образовываться крошечные кристаллы льда, называемые фразильным льдом, которые могут забивать путь.

Таким образом, новые данные подчеркивают важность дальнейших исследований и уточнений в понимании процессов, происходящих под ледяной оболочкой Европы. Это знание станет ключевым для будущих миссий и, возможно, откроет новые горизонты в поисках жизни за пределами Земли.