Космический телескоп НАСА «Хаббл» заметил водяные пары над холодным регионом Южного полюса спутника Юпитера Европы, представив первые убедительные свидетельства водяных струй, вырывающихся с поверхности спутника.
Читать далее...
Ранее полученные из других источников научные данные уже указывали на возможное присутствие на Европе океана, скрывающегося под толщей льда. Исследователи еще не вполне уверены в том, что источником обнаруженных водяных паров являются вырывающиеся на поверхность водяные струи, но они считают, что это наиболее правдоподобное объяснение.
В случае если дальнейшие наблюдения подтвердят это открытие, то Европа будет считаться вторым спутником в Солнечной системе, на котором зафиксированы струи водяных паров. Новые данные опубликованы в «онлайн» выпуске Science Express от 12 декабря и представлены на заседании Американского географического союза в Сан-Франциско.
«Несомненно, самым простым объяснением появления этого водяного пара является то, что он вырывается из струй на поверхности Европы»,– говорит ведущий автор научной работы Лоренц Рот (Lorenz Roth) из Юго-западного научно-исследовательского института в Сан-Антонио (штат Техас). «Если эти струи связаны с океаном подповерхностых вод, который, мы уверены, существует под коркой льда, покрывающей поверхность Европы, то это означает, что в будущих исследованиях можно будет непосредственно исследовать химический состав среды Европы, потенциально пригодной для жизни, не затрачивая при этом усилий на бурение слоя льда. И это чрезвычайно заманчиво».
На этом графическом изображении показаны области, где были обнаружены водяные пары над Южным полюсом Европы (спутника Юпитера) в ходе наблюдений, проведенных с помощью космического телескопа НАС А «Хаббл» в декабре 2012 года. Автор изображения:
НАСА/ЕКА/Л. Рот (L. Roth)/SWRI (Юго-западный научно-исследовательский институт)/Университет Кёльна
В 2005 году орбитальная станция НАСА «Кассини» зафиксировала струи водяного пара и пыли, извергаемые с поверхности спутника Сатурна Энцелада. Хотя впоследствии в струях («столбах выбросов») Энцелада были обнаружены частицы льда и пыли, на Европе пока достоверно установлено только присутствие газов с водяными парами.
Спектроскопические наблюдения, проведенные с помощью телескопа «Хаббл», предоставили свидетельство присутствия струй на Европе в декабре 2012 года. Временная выборка излучений полярного сияния на Европе, регистрируемых с помощью спектрографа, обеспечивающего получение изображений, позволила исследователям четко определить вклад в спектральные характеристики, обусловленный заряженными частицами из магнитного пузыря Юпитера, и струями, вырывающимися с поверхности Европы. Кроме того было исключено множество экзотических объяснений, в частности, например, связанных с редкими явлениями метеоритных ударов, происходящих по «счастливому стечению обстоятельств».
Спектрограф, обеспечивающий получение изображений, зарегистрировал ультрафиолетовое излучение небольшой интенсивности, исходящее из полярного сияния, на которое воздействует мощное магнитное поле Юпитера в районе Южного полюса спутника. Возбужденный атомарный кислород и водород генерируют переменное авроральное свечение и оставляют верные признаки того, что является продуктами распада молекул воды, которые разбиваются на компоненты электронами, движущимися вдоль силовых линий магнитного поля.
«Мы заставили «Хаббл» работать на пределе его возможностей, чтобы зафиксировать это очень слабое излучение. По-видимому, это довольно «скрытные» струи, поскольку они, похоже, достаточно разреженные, и с трудом поддаются наблюдению в видимом свете»,– утверждает Иоахим Заур (Joachim Saur) из Университета Кёльна, Германия. Заур является научным руководителем программы наблюдений с использованием телескопа «Хаббл» и, в тоже время, соавтором научного труда Рота.
Рот предположил, что длинные трещины на поверхности Европы, известные как «линии», могут служить естественными каналами для отвода водяных паров и выпуска их в космическое пространство. «Кассини» наблюдал похожие трещины, в которых «обитали» подобные струи на Энцеладе.
Группа исследователей «Хаббл» также установила, что интенсивность струй на Европе, так же, как и на Энцеладе, колеблется в зависимости от орбитального положения спутника. Активные струи наблюдались только в том случае, когда спутник находился в самой удаленной точке орбиты по отношению к Юпитеру. Когда же Европа находилась близко от Юпитера, исследователи не обнаруживали ни одного признака выделения пара.
Одно из объяснений такой изменчивости основано на том, что эти линии испытывают более напряженные состояния, когда гравитационные приливно-отливные силы работают на сжатие и растяжение поверхности спутника, в результате чего каналы, выпускающие водяной пар, открываются, когда спутник значительно удален от Юпитера. Когда же луна подходит к своей планете – газовому гиганту – на самое близкое расстояние, каналы, которые служат для выпуска водяных паров, сужаются или даже закрываются, перекрывая выход пара.
«Очевидная изменчивость, присущая струям, подтверждает важнейший прогноз в отношении того, что поверхность Европы должна значительно изгибаться под действием приливно-отливных сил, если под поверхностью находится океан»,– констатирует Курт Ретерфорд (Kurt Retherford), также являющийся сотрудником Юго-западного научно-исследовательского института.
Для струй Европы и Энцелада характерно удивительно сходное изобилие водяных паров. Однако, поскольку действие сил гравитации на Европу приблизительно в 12 раз больше, чем на Энцелад, пар с температурой минус 40 градусов по Фаренгейту (минус 40 градусов Цельсия), по большей части, не вырывается в космическое пространство, как это имеет место на Энцеладе, а, скорее всего, возвращается на поверхность, предварительно достигнув высоты порядка 125 миль (201 километр), как зафиксировано приборами, установленными на борту телескопа «Хаббл». По предположению ученых, это могло вызвать появление ярких приповерхностных характерных особенностей, наблюдаемых в районе Южного полюса спутника.
«Если полученные результаты подтвердятся, то новое наблюдение еще раз продемонстрирует мощные исследовательские способности космического телескопа «Хаббл» и откроет новую главу в истории поиска потенциально обитаемых миров в нашей Солнечной системе»,– завершает на оптимистичной ноте Джон Грансфельд (John Grunsfeld), астронавт, принимавший участие в полетах, посвященных ремонту и обслуживанию телескопа «Хаббл», который в настоящее время является первым помощником руководителя по научной работе НАСА в Вашингтоне. «Усилия и риск, связанные с проведением работ по усовершенствованию и ремонту телескопа «Хаббл», тем более оправданы, когда мы узнаём о волнующих открытиях, таких как это, связанное с Европой». Космический телескоп «Хаббл» – это проект в рамках международного сотрудничества НАСА и Европейского космического агентства. Управление телескопом осуществляет Центр космических полетов имени Годдарда, НАСА. Институт исследований космоса с помощью космического телескопа (STScI) проводит научные исследования с использованием телескопа «Хаббл». STScI руководит от имени НАСА Ассоциацией университетов для астрономических исследований, в Вашингтоне, федеральный округ Колумбия (США).
