Подземные водоемы на планетах Солнечной системы имеют очень важное значение в ракурсе поисков жизни за пределами Земли. Это является одной из главных причин, по которой НАСА отправляет космический корабль Europa Clipper на спутник Юпитера Европу, поскольку имеются достаточно весомые причины полагать, что под толстой коркой льда на спутнике есть глобальный океан, который потенциально может быть обитаемым.
Но ученые считают, что этот океан — не единственная вода на Европе. Основываясь на наблюдениях с орбитального аппарата НАСА «Галилео», они полагают, что внутри ледяной оболочки спутника могут находиться резервуары с соленой жидкостью — некоторые из них близко к поверхности льда, а некоторые — на много километров ниже.
И, чем больше ученые узнают о воде, которую может содержать Европа, тем больше вероятность того, что они будут знать, где ее искать, когда НАСА отправит Europa Clipper в 2024 году для проведения подробного исследования. Космический корабль будет вращаться вокруг Юпитера и будет использовать свой набор сложных инструментов для сбора научных данных, когда он пролетит около Луны около 50 раз.
Теперь исследования помогают ученым лучше понять, как могут выглядеть подземные озера в Европе и как они себя ведут. Ключевой вывод в статье, недавно опубликованной в The Planetary Science Journal, подтверждает давнюю идею о том, что вода потенциально может извергаться над поверхностью Европы либо в виде паровых шлейфов, либо в результате криовулканической активности.
Компьютерное моделирование идет еще дальше, показывая, что если на Европе происходят извержения, то они, скорее всего, происходят из неглубоких широких озер, погруженных во льды, а не из глобального океана далеко внизу.
«Мы продемонстрировали, что шлейфы или потоки криолавы могут означать, что внизу есть неглубокие жидкие резервуары, которые Euro Clipper сможет обнаружить», — сказала Элоди Лесаж, ученый из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и ведущий автор исследования. «Наши результаты дают новое представление о том, насколько глубокой может быть вода, которая вызывает поверхностную активность, включая шлейфы. И вода должна быть достаточно мелкой, чтобы ее можно было обнаружить с помощью нескольких инструментов Europa Clipper».
Компьютерное моделирование дает план того, что ученые могли бы обнаружить внутри льда, если бы наблюдали за извержениями на поверхности. Согласно полученным моделям, они, вероятно, обнаружат резервуары относительно близко к поверхности, в верхних слоях земной коры на глубине от 4 до 8 километров, где лед самый холодный и хрупкий.
Это потому, что подповерхностный лед не допускает расширения: когда карманы воды замерзают и расширяются, они могут сломать окружающий лед и вызвать извержение, подобно тому, как взрывается банка содовой в морозильной камере. И карманы воды, которые действительно прорываются, скорее всего, будут широкими и плоскими, как блины.
Резервуары, расположенные глубже в ледяном слое, с дном на глубине более 8 километров ниже земной коры, будут упираться в более теплый лед, окружающий их, по мере расширения. Этот лед достаточно мягкий, чтобы действовать как подушка, поглощая давление, а не лопаясь. Вместо того, чтобы действовать как банка с газировкой, эти карманы с водой будут вести себя скорее как наполненный жидкостью воздушный шар, где воздушный шар просто растягивается, когда жидкость внутри него замерзает и расширяется.
Ученые миссии Europa Clipper смогут использовать это исследование, когда космический корабль прибудет на Европу в 2030 году. Например, радар для оценки и зондирования Европы: от океана до ближней поверхности (REASON) — один из ключевых инструментов, который будет использоваться для поиска водяных карманов во льду.
«Новая работа показывает, что водоемы на мелководье могут быть нестабильными, если напряжения превышают прочность льда, и могут быть связаны с потоками, поднимающимися над поверхностью», — сказал Дон Бланкеншип из Института геофизики Техасского университета в Остине. Техас, возглавляющий группу по радиолокационным приборам. «Это означает, что REASON может видеть водоемы в тех же местах, где вы видите шлейфы».
Europa Clipper будет нести другие инструменты, которые смогут проверять теории нового исследования. Научные камеры смогут делать цветные и стереоскопические изображения Европы с высоким разрешением; Тепловизор будет использовать инфракрасную камеру для картографирования температуры Европы и поиска подсказок о геологической активности, включая криовулканизм. Если шлейфы извергаются, их можно наблюдать с помощью ультрафиолетового спектрографа, прибора, который анализирует ультрафиолетовый свет.
