Европа (спутник)

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Европа (слева) на фоне Юпитера. Фрагмент; на оригинале можно увидеть также Ио
Две модели криовулканизма на Европе, в зависимости от толщины слоя океана
На фоне Ио и Юпитера (реалистичный монтаж)
Луна, Европа и Земля (сравнение размеров)
PIA01295 Europa Global Views in Natural and Enhanced Colors.jpg
Европа (слева вверху), её тень (внизу) и Каллисто на фоне Юпитера

Европа (англ. Europa, Jupiter II) — один из крупнейших спутников планеты Юпитер. Благодаря наличию воды[1] и подлёдного океана нередко фигурирует в числе потенциально обитаемого объекта[2][3].

Содержание

[править] Общие сведения

Самый небольшой по размеру галилеев спутник. Находится между орбитами Ио и Ганимеда. Диаметр — 3122 км. Средний радиус ~ 1560 км. Обращается вокруг планеты по орбите радиусом 670 900 км, совершая полный оборот примерно за 3,5 земных суток. Орбита почти круговая (эксцентриситет = 0,009) и слабо наклонена к плоскости экватора планеты (на 0,466°).

Постоянно повернут к Юпитеру одной стороной (приливной захват).

Назван в честь одноимённой мифической финикиянки.

Масса = 4,8017×1022 кг. Средняя плотность = 3,014 ± 0,05 г/см3, что сравнительно немало, и говорит о том, что Европа состоит в существенной мере из силикатных пород.

Температура варьирует от 50 K (−223°C) на полюсах до 125 K (−148°C) на экваторе, где в среднем — ~ 110 К (−160°C).

Поверхность геологически молода (20—180 млн лет), что говорит о том, что спутник покрыт льдом, под которым расположен океан, существующий благодаря разогреву недр спутника приливными силами Юпитера и Ио. Глубже океана находится силикатная мантия, в центре — металло-силикатное ядро.

Имеется слабый магнитный момент, индукция магнитного поля ~ 120 нТл.

Высокое альбедо спутника — около 0,65 — показывает, что поверхностный лёд сравнительно чистый, т.е. молодой.

Наблюдаются равнинные области (видимо возникают в результате активности криовулканов), области с хаотическим рельефом, области с преобладанием линий и полос, хребты (преимущественно, сдвоенные) и ударные кратеры, которых сравнительно мало, что также указывает на молодость поверхности спутника. Наблюдается множество тёмных полос, называемых lineae. Другие своеобразные образования — эллиптические лентикулы. Экватор может быть покрыт ледяными шипами, называемыми «пенитентес» (penitentes), высота которых может достигать 15 метров.

При приближении к Юпитеру, приливное взаимодействие растет, спутник вытягивается вдоль направления на планету. Спустя половину периода обращения отдаляется от планеты, приливные силы слабеют, форма становится более круглой. Из-за эксцентричности орбиты Европы ее приливные горбы периодически смещаются по долготе, а из-за наклона оси ее вращения — по широте. Данные деформации приводят к перемешиванию и нагреву недр. Источник энергии данного процесса — вращение Юпитера вокруг своей оси.

Образовался из газопылевого диска вокруг Юпитера в период, когда закончилась конденсация льда в вещество спутников.

[править] Строение

Возможные варианты внутреннего строения Европы (качественный оригинал)
PIA22479-Europa-JupiterMoon-ArtistConcept-20180723.jpg
Жизнь на Европе. Возможна ли жизнь на других планетах? // ОСОБОЕ МНЕНИЕ PRO [42:25]
ЕВРОПА — ПОСЛЕДНИЕ ДАННЫЕ ИЗ ГЛУБИН ОКЕАНА [Юпитер II — шестой спутник Юпитера] // ЗЛОЙ КОСМОС / EVIL SPACE [15:00]
Как NASA будет изучать океан Европы? // Rubtsov Channel [9:33]
КосмоСториз: СПУТНИК «ЕВРОПА» УСЫПАН 15-МЕТРОВЫМИ ШИПАМИ // ЗЛОЙ КОСМОС / EVIL SPACE [4:36]
Спутник Европа // Андрей Белокуров [4:56]

Напоминает планеты земной группы, так как в существенной степени состоит из камня. Внешние слои (толщина около 100 км) состоят из воды — частью в виде ледяной коры толщиной 10—30 км, частью, — в виде подповерхностного жидкого океана. Ниже находятся горные породы, а в центре, вероятно, небольшое металлическое (железо-никелевое) ядро.

[править] Атмосфера

Атмосферное давление на поверхности ~ 0,1 мкПа.

Разреженная европеанская атмосфера состоит в основном из молекулярного кислорода O2, возникающего в результате разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации и прочего излучения (водород улетучивается в космос). Также в атмосфере зафиксированы атомарный кислород, водород, атомы натрия и калия. Образуется газовый тор на орбите.

Таким образом, европеанская атмосфера формируется из-за радиолиза льда.

Имеется разреженная ионосфера (верхний слой заряженных частиц в атмосфере), созданная солнечной радиацией и заряженными частицами из магнитосферы Юпитера.

[править] Океан

Благодаря генерируемому приливами теплу у Европы имеется подповерхностный океан.

Ведущий признак океана — магнитное поле Европы. Оно всегда направлено против юпитерианского, так как его создают электрические токи, индуцированные в недрах Европы магнитным полем Юпитера. То есть, там имеется слой с хорошей проводимостью; очевидно, это — океан солёной воды.

Другой признак океана — кора сдвинулась на 80° относительно недр.

В 2008 году выдвинута теория, что главная причина нагрева европеанских недр, поддерживающего океан жидким, — не вытянутость орбиты, а наклон оси.

Толщина коры из твердого льда по расчетам составляет около 10—30 км, а глубина жидкого океана — около 100 км; его объём — 3×1018 м3. По другим оценкам, океан имеет глубину 20—30 км.

Спектральный анализ поверхности показал наличие солей, помимо прочего, сульфата магния MgSO4. По-видимому, имеются соединения железа и серы, и они содержатся в океане Европы и исторгаются сквозь через расщелины, затем застывают. Также, найдены следы перекиси водорода H2O2 и сильных кислот (возможно, гидрат серной кислоты).

Выявлены признаки выбросов водяного пара в ходе действия гейзеров, бьющих из трещин ледяной коры. По расчетам, пар вылетает из них со скоростью ~700 м/с на высоту до 200 км, а затем падает обратно. Мощность европеанских гейзеров достигает 5 тонн в секунду.

[править] Гипотетическая жизнь

В начале апреля 2013 года ученые Калтеха сообщили, что на Европе выявлены крупные запасы перекиси водорода — потенциального источника энергии для бактерий-экстремофилов.

В марте 2013 года появилась теория, согласно которой европеанский океан не изолирован от окружающей среды и обменивается газами и минералами с залежами льда на поверхности, что говорит о разнообразном химсоставе его вод. В океане может накапливаться энергия, а это повышает вероятность появления жизни.

В том же 2013 году найдены следы глинистых минералов филлосиликатов. Они, судя по всему, прибыли с астероида[4]. Наличие таких минералов повышает шансы на жизнь.

Часть молекулярного кислорода европеанской атмосферы остается на его поверхности. Этот кислород теоретически может попасть в океан и способствовать биопроцессам.

Не исключается возможность, что наблюдаемые тёмные участки представляют собой органические вещества — толины CxHyNz. Они могут играть роль в пребиотической химии и абиогенезе. Примеси в коре водяного льда появляются как из-за криовулканических явлений, так и прилетают из космоса в виде межпланетной пыли.

В 2009 году профессор Аризонского университета Ричард Гринберг (Richard Greenberg) вычислил, что количество кислорода в океане Европы может быть достаточным для поддержания сложной жизни. По его оценкам, океан Европы мог достигнуть большей концентрации кислорода, чем в океанах Земли, а это позволяет Европе поддержать существование не только микробов, но и крупные аэробов.

В 2016 году отмечалась схожесть химических процессов в океанах Европы и Земли[5].

Гипотетическая жизнь Европы может существовать за счёт хемосинтеза на подобии биоценозов гидротермальных источников Земли. Поэтому, наиболее вероятно, что гипотетическая жизнь на Европе существует вокруг гидротермальных жерлов на дне океана.

Тем не менее, имеются серьёзные доводы, что жизни на Европе нет.

Во-первых, уровень радиации на Европе очень высок ввиду того, что его орбита проходит через мощный радиационный пояс Юпитера. Дневная доза составляет около 540 бэр (5,4 Зв) — почти в миллион раз больше, чем на Земле.

Впрочем, интенсивность радиации неравномерна:

На полюсах Европы уровень радиации ниже из-за неравномерного распределения лучей по орбите, а для защиты от излучения достаточно экрана изо льда толщиной всего в несколько сантиметров, выяснили ученые. Аминокислоты и другие достаточно сложные органические соединения способны выжить на глубине от 10 до 20 см на низких широтах спутника и подо льдом толщиной всего в 1 см на средних и высоких, говорится в исследовании[6].

Также утверждается, «магнитосфера Юпитера оберегает поверхность Европы от космических частиц»[7].

Во-вторых, европеанский океан может представлять собой едкую жидкость. В 2012 году вышла статья, где выдвинулась версия о невозможности существования углеродной жизни в данном океане. Мэтью Пасек с коллегами из Университета Южной Флориды постулируют, что в нем слишком высока концентрация серной кислоты, возникающей в ходе окисления кислородом серосодержащих минералов недр, в первую очередь сульфидов металлов, и поэтому европеанский океан непригоден для жизни. По их мнению, pH (кислотность) воды там = 2,6[8].

Но в 2013 году ученые Калтеха отметили, что европеанский океан богат не сульфатами, а хлоридами (например, натрия NaCl и калия KCl), что похоже на океаны Земли[9].

[править] Изучение

Открыт 8 января 1610 года Г. Галилеем.

Многие данные спутники получены при помощи КА «Pioneer-10», «Pioneer-11», «Voyager-1», «Voyager-2», «Galileo», телескопа Хаббл и т. д.

[править] Планы и проекты

Предполагается запустить на Европу миссии JUICE, Europa Clipper и «Лаплас — П», а также специального «робота-субмарину», который будет изучать океан Европы с целью обнаружения в нём признаков жизни[10][11].

Существуют концепции по колонизации Европы, и даже её терраформирования[12], вряд ли осуществимые ввиду сильной радиации, малой гравитации и т. п. принципиальных трудностей. Например, в рамках проекта «Артемис» (Artemis) предлагается использовать жилища типа иглу либо размещать базы на внутренней стороне ледяной коры (создавая там «воздушные пузыри»); океан предлагается изучать с помощью подлодок.

Политолог и инженер авиакосмической техники Т. Гэнгэйл даже разработал календарь для европеанских колонистов.

Более вероятно создание на Европе научной роботизированной базы по изучению её океана.

[править] Источники


Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты