Внутри Европы может быть жарко

Новое исследование и компьютерное моделирование показывают, что в недавнем прошлом на морском дне спутника Юпитера Европы была и, возможно, все еще существует вулканическая активность. Предстоящая миссия НАСА Europa Clipper, нацеленная на запуск в 2024 году, приблизится к ледяной луне и соберет измерения, которые могут пролить свет на эти результаты.

У ученых есть веские доказательства, что между ледяной корой и каменистыми недрами Европы есть огромный океан. Новая работа показывает, как у луны может быть достаточно внутреннего тепла, чтобы частично растопить каменистый слой - процесс, который может подпитывать вулканы на дне океана. Недавнее трехмерное моделирование того, как внутреннее тепло производится и передается, является наиболее детальным и тщательным исследованием того, какое влияние оказывает внутреннее отопление на луну.

Ключ к тому, что скалистая мантия Европы была достаточно горячей, чтобы таять, лежит в массивном гравитационном притяжении Юпитера на его спутники. Когда Европа вращается вокруг газового гиганта, внутренность ледяной луны изгибается. Это заставляет энергию проникать внутрь луны, которая затем выходит в виде тепла. Чем больше изгибается внутренняя часть луны, тем больше выделяется тепла.

Вулканическая активность на Европе была предметом дискуссий 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, поэтому ученые задались вопросом, будет ли эффект таким же под ледяной поверхностью.

Ученые под руководством Мари Бехоунковой из Карлова университета в Чешской Республике, предсказали, что вулканическая активность наиболее вероятна вблизи полюсов Европы - широт, где выделяется наибольшее количество 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, могут обеспечивать питание гидротермальных систем, подобных 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 гидротермальных систем, а не солнечного света, помогает поддерживать жизнь глубоко в океанах. Вулканическая активность на морском дне Европы была бы одним из способов поддержать потенциально обитаемую среду в океане луны.

«Наши результаты предоставляют дополнительные доказательства того, что подземный океан Европы может быть средой, подходящей для появления 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».

Ученые НАСА получат возможность проверить предсказания, когда Europa Clipper достигнет цели в 2030 году. Космический корабль будет вращаться вокруг Юпитера и совершит десятки близких облетов Европы, чтобы нанести на карту луну и изучить ее состав. Космический корабль будет детально исследовать поверхность и брать образцы тонкой атмосферы луны.

Наблюдения за поверхностью и атмосферой дадут ученым возможность узнать больше о внутреннем океане луны, если вода просачивается сквозь ледяную кору. Ученые считают, что обмен веществами между океаном и корой оставит следы морской воды на поверхности. Они также считают, что при обмене может выделяться газ и даже струи водяного пара с выброшенными частицами, которые могут содержать материалы, поступающие с морского дна.

Europa Clipper измерит гравитацию и магнитное поле луны, аномалии в этих областях, особенно в направлении полюсов, что поможет подтвердить вулканическую активность, предсказанную новым исследованием.