Щоб здалеку оцінити населеність космічного тіла, потрібно розуміти, які на ньому є молекулярні сполуки і як вони взаємодіють. І ось за даними, зібраними апаратом “Юнона”, вчені розрахували рух найпростіших елементів на вкритій крижаною кіркою Європі, супутнику Юпітера.
Поверхня Європи. Мозаїка, складена зі знімків, отриманих космічним апаратом NASA “Галілео” наприкінці 1990-х років / © NASA, JPL-Caltech, SETI Institute
Європа – четвертий за розміром супутник Юпітера і одне з небагатьох тіл у Сонячній системі, покритих кіркою льоду, під якою ховається океан рідкої води. Саме тому вона так цікавить астрономів. Але чи вистачає океану корисних елементів? Як показало нове дослідження крижаної поверхні супутника, кисню там замало.
Крижана кірка Європи перебуває під постійним і надзвичайно потужним впливом космічних променів. Причина – сусідство з надпотужною магнітосферою Юпітера, що насичує простір поруч із планетою величезною кількістю частинок помітних енергій. Добова доза на поверхні Європи – 5,4 зіверта. Тобто більшість людей у такому місці померли б від наслідків опромінення, пробувши там лише добу.
Заряджені частинки розбивають молекулярні зв’язки в H2O. Після перез’єднання утворюються переважно молекулярні водень H2 і кисень O2. Теоретично частина цього кисню потрапляє в підлідний океан, частина залишається на поверхні, а частина відлітає в атмосферу.
Вчені вже пробували оцінити склад атмосфери і кількість кисню, що виділяється так, за даними спостережень і комп’ютерними моделями. Ось тільки розкид “виробництва” виходив величезним: від 5 до 1100 кілограмів кисню на секунду. Апарат “Юнона”, що підлетів до Юпітера 2016 року, зміг уперше безпосередньо зібрати дані, необхідні для такого аналізу.
У вересні 2022 року апарат “Юнона” наблизився до Європи на відстань 353 кілометри. Його інструмент JADE, призначений для дослідження магнітосфери і полярних сяйв Юпітера, вловив і проаналізував кількість іонів в атмосфері супутника – заряджених частинок, що утворилися від взаємодії космічного випромінювання з атмосферою.
На основі цих даних Джеймі Залей (Jamey Szalay) з Принстонського університету (США) і його колеги з інших університетів вирахували точний обсяг нейтрального водню H2, який втрачає атмосфера Європи – 1,5 ± 0,8 кілограма на секунду. А нейтральний водень – хороший індикатор еволюції крижаної кірки супутника.
- Блукаюча зірка може зіткнутися з Сонячною системою
- Перехоплені загадкові радіосигнали з далекого космосу
- Дослідники хочуть закрити Сонце “космічною парасолькою”, щоб охолодити Землю
Припустивши, що весь цей H2 прилітає від розпаду молекул води в льоду, автори розрахували, що в тому самому процесі має виділятися приблизно 12 ± 6 кілограмів молекулярного кисню O2 за секунду. І це в кращому випадку, адже автори виходили з того, що так утворюється весь атмосферний H2, обчислений за даними “Юнони”. За деякими комп’ютерними моделями, крижана кірка повинна була давати більше тонни кисню на секунду. А виявилося, що не більше 18 кілограмів.
Ілюстрація руху H2 і O2 на поверхні Європи, супутника Юпітера (ліворуч). І траєкторія прольоту “Юнони” повз Європу (праворуч) / © Szalay et al, Nature Astronomy (2024)
Спираючись на результати моделювання з інших робіт, автори нової статті, опублікованої в журналі Nature Astronomy, зробили висновок, що молекулярний кисень здатний утворювати на поверхні Європи лише тонкий шар.
Скільки ж потрапляє в підлідний океан? За оцінками з інших досліджень, діапазон кисню, що “протікає” крізь крижану кірку, може варіюватися від 0,3 до 300 кілограмів O2 на секунду. Новий результат – максимум 18 кілограмів “виробленого” O2 на секунду – накладає набагато суворіші рамки.
Теоретично, якщо в далекому минулому “виробництво” кисню було набагато вищим, то в крижаній корі могли зберегтися цілі його резервуари, що “живлять” підлідний океан. Якщо це не так, то в океані не могли скластися сприятливі умови для аеробного життя. Втім, варто пам’ятати про те, що для анаеробного бактеріального життя дефіцит кисню – зовсім не обов’язково проблема.
Ще один цікавий висновок із нової роботи – крижана кірка Європи повинна втрачати 1,5 ± 0,8 сантиметра товщини на мільйон років. Здається, що це не так вже й багато. Насправді виходить, що це основний процес, який змінює поверхню супутника. Він “впливовіший” за метеорити, що падають. І це потрібно враховувати, якщо ми все ж сподіваємося знайти в крижаній кірці сліди якоїсь життєдіяльності.