Медленная и своеобразная эволюция спутника Юпитера Европы

Из всех спутников Юпитера Европа представляет особый интерес, поскольку имеются убедительные доказательства того, что питательные вещества, вода и энергия потенциально обеспечивают пригодную для жизни среду для какой-либо формы жизни за пределами Земли. По размерам она немного меньше земной Луны и состоит из четырех слоев: ледяной оболочки, океана соленой воды, каменистой мантии и металлического ядра.

Как и на нашей планете, океан Европы соприкасается с каменистым дном, что может обеспечить химический состав, благоприятный для жизни. Основываясь на данных, полученных в ходе миссии НАСА Galileo, многие утверждали, что внутренняя часть галилеева спутника, как и Земля, дифференцирована на металлическое ядро и мантию, состоящую из силикатов. В некоторых исследованиях также предполагалось, что Европа дифференцировалась по мере роста (или вскоре после него), опять же, как Земля.

Однако, вероятно, формирование спутника происходило при гораздо более низких температурах. Недавно ученые Университета штата Аризона Кевин Трин, Карвер Бирсон и Джо О'Рурк из Школы исследования Земли и космоса изучили последствия формирования при низких начальных температурах, используя численные модели для описания тепловой эволюции недр. Они обнаружили, что дегидратация силикатов может привести к образованию нынешнего океана и ледяной оболочки Европы. С другой стороны, металлическое ядро, если оно существует, могло сформироваться через миллиарды лет после аккреции.

Происхождение подземного океана Европы

Считается, что подземный океан Европы образован жидкой водой, но скрыт под толстым слоем льда. Впервые о его существовании стало известно благодаря изображениям и данным, полученным космическим аппаратом Galileo. Эти наблюдения показали, что поверхность Европы имеет ряд гребней, борозд и других особенностей, которые, по-видимому, вызваны силами натяжения, возникающими из-за различной толщины льда над океаном.

Трин и его команда показали, что если Европа действительно образовалась из гидратированных пород, то есть пород, содержащих водород и кислород, то достаточная часть недр Европы должна была перегреться настолько, чтобы вода выделилась непосредственно из гидратированных пород и образовала океан и ледяную оболочку.

Этот процесс, называемый силикатной дегидратацией, если бы он произошел на ранней стадии, был бы ответственен за первоначальный состав океана. Последующий состав затем эволюционировал бы на основе химических потоков через границы океан-лед и горные породы-океан, причем последнее маловероятно для большинства используемых моделей.

Это исследование очень интересно, поскольку оно описывает Европу как мир, внутренняя часть которого эволюционировала очень медленно на протяжении всего времени существования. На самом деле, многие ученые предполагали, что Европа сформировалась с металлическим ядром во время или вскоре после аккреции. Однако данное исследование противоречит этому предположению, утверждая, что спутник мог начать формировать свое металлическое ядро только через миллиарды лет после аккреции (если предположить, что аккреция имела место).

Есть по крайней мере две причины, по которым формирование металлического ядра Европы имеет большое значение:

• Оно извлекает металл, серу и другие образующие ядро элементы, которые в противном случае были бы подвержены изменению под воздействием океанской воды.
• Оно вводит поздний источник тепла, который, однако, является быстрым в геологических масштабах времени.

По оценкам команды, формирование ядра является самоподдерживающимся и может выделять достаточно тепла для обезвоживания силикатов. Это предполагает, что на морском дне в пределах Европы может существовать ограниченная гидротермальная активность и вулканизм. Однако для подтверждения этих гипотез требуется больше данных.

В конце 2024 года НАСА планирует запустить миссию Europa Clipper, которая должна прибыть на Европу весной 2030 года. Благодаря недавней работе Трина, Бирсона и О'Рурка ученые смогут лучше интерпретировать данные, поступающие с Europa Clipper, главная цель которого - оценить, может ли на ледяном спутнике потенциально обитать жизнь.