На супутниках Юпітера є гігантські підземні океани — чи означає це, що там є життя

Вже 13 квітня до Юпітера відправлять космічну місію для дослідження його супутників. А наступного року полетить друга. Така увага до супутників Юпітера викликана наявністю в деяких з них підземних океанів. Науковці підозрюють, що там може бути життя. 

Детальніше про це пише доцент кафедри планетології Університету Пердью Майк Сорі. Оригінал опубліковано на the Conversation, переклад підготували Новини.LIVE.

Супутники Юпітера приховують гігантські підземні океани — дві майбутні місії відправлять космічні апарати, щоб перевірити, чи можуть ці супутники підтримувати життя

13 квітня 2023 року Європейське космічне агентство планує запустити ракету з космічним апаратом, що полетить до Юпітера. Дослідник крижаних супутників Юпітера — або JUICE — проведе щонайменше три роки на супутниках Юпітера після прибуття до них у 2031 році. У жовтні 2024 року NASA також планує запустити роботизований космічний апарат Europa Clipper до супутників Юпітера, що підкреслює підвищений інтерес до цих далеких, але захоплюючих місць Сонячної системи.

Я планетолог, який вивчає структуру та еволюцію твердих планет і супутників у Сонячній системі.

Є багато причин, чому я та мої колеги з нетерпінням чекаємо на дані, які JUICE та Europa Clipper, сподіваємось, надішлють на Землю у 2030-х роках. Але, мабуть, найцікавіша інформація буде пов'язана з водою. Три супутники Юпітера — Європа, Ганімед і Каллісто — є домом для великих підземних океанів рідкої води, які можуть підтримувати життя.

Зустрічайте Іо, Європу, Ганімед та Каллісто

Юпітер має десятки супутників. Чотири з них особливо цікавлять планетологів.

Іо, Європа, Ганімед і Каллісто, як і Місяць Землі, є відносно великими сферичними складними світами. Дві попередні місії NASA відправляли космічні апарати на орбіту системи Юпітера і зібрали дані про ці супутники.

Місія "Галілео" працювала на орбіті Юпітера з 1995 по 2003 рік і привела до геологічних відкриттів на всіх чотирьох великих супутниках. Місія "Юнона" досі перебуває на орбіті Юпітера і надала вченим безпрецедентний погляд на склад, структуру і космічне середовище Юпітера.

Ці місії та інші спостереження показали, що Іо, найближчий з чотирьох супутників Юпітера, сповнений геологічної активності, включаючи лавові озера, виверження вулканів і тектонічно сформовані гори. Але вона не є домівкою для великої кількості води.

Європа, Ганімед і Каллісто, навпаки, мають крижані ландшафти. Поверхня Європи — це замерзлий дивосвіт з відносно короткою, але складною історією, яка, можливо, має крижані аналоги тектонічних плит і вулканів.

Ганімед, найбільший місяць у всій Сонячній системі, більший за Меркурій, має власне магнітне поле, яке генерується зсередини рідким металевим ядром.

Каллісто виглядає дещо інертним порівняно з іншими, але слугує цінною капсулою часу давнього минулого, яке вже недоступне на молодих поверхнях Європи та Іо.

Найцікавіше з усього: Європа, Ганімед і Каллісто майже напевно мають підземні океани рідкої води.

Океанічні світи

Європа, Ганімед і Каллісто мають крижані поверхні, температура яких сягає сотень градусів нижче нуля. За таких температур лід поводиться як тверда порода.

Але, як і на Землі, чим глибше ви спускаєтесь під землю на цих супутниках, тим гарячіше стає. Спустившись досить глибоко, ви врешті-решт досягнете температури, за якої лід перетвориться на воду.

На якій саме глибині відбувається цей перехід на кожному з супутників, є предметом дискусії, яку вчені сподіваються вирішити за допомогою JUICE і Europa Clipper. Хоча точні глибини досі не визначені, вчені впевнені, що ці океани існують.

Найкращим доказом існування цих океанів є магнітне поле Юпітера. Солона вода є електропровідною. Отже, коли ці супутники проходять через магнітне поле Юпітера, вони генерують вторинне, менше магнітне поле, яке сигналізує дослідникам про наявність підземного океану.

Використовуючи цей метод, планетологи змогли показати, що три супутники містять підземні океани. І ці океани не маленькі — в одному лише океані Європи може бути вдвічі більше води, ніж у всіх океанах Землі разом узятих.

Очевидним і хвилюючим є наступне питання: чи можуть ці океани підтримувати позаземне життя. Рідка вода є важливою складовою того, що робить світ придатним для життя, але далеко не єдиною вимогою для нього.

Для процвітання життя, окрім води, потрібні енергія та певні хімічні сполуки. Оскільки ці океани приховані під кілометрами суцільного льоду, сонячне світло і фотосинтез не проникають туди. Але цілком можливо, що інші джерела можуть забезпечити необхідні інгредієнти.

На Європі, наприклад, океан з рідкою водою перекриває скелясту внутрішню частину. Це скелясте морське дно могло б забезпечувати енергією та хімічними речовинами підводні вулкани, які могли б зробити океан Європи придатним для життя.

Але також можливо, що океан Європи є стерильним, негостинним місцем — вченим потрібно більше даних, щоб відповісти на ці питання.

Майбутні місії від ESA та NASA

JUICE та Europa Clipper створені для того, щоб надати вченим унікальну інформацію про потенційну придатність супутників Юпітера для життя. Хоча обидві місії збиратимуть дані про декілька супутників, JUICE фокусуватиметься на Ганімеді, а Europa Clipper здійснить десятки близьких прольотів повз Європу.

Обидва космічні апарати матимуть на борту набір наукових інструментів, створених спеціально для дослідження океанів. Бортовий радар дозволить JUICE та Europa Clipper дослідити зовнішні шари твердого льоду супутників. Радар може виявити будь-які невеликі ділянки рідкої води в льоду, або, у випадку Європи, яка має тонший зовнішній шар льоду, ніж Ганімед і Каллісто, сподіваємось, виявити більший океан.

Магнітометри також будуть на обох місіях. Ці інструменти дадуть вченим можливість детально вивчити вторинні магнітні поля, що виникають внаслідок взаємодії провідних океанів з полем Юпітера, і, сподіваємось, дадуть дослідникам підказки щодо солоності та об'єму океанів.

Вчені також спостерігатимуть за невеликими коливаннями гравітаційного тяжіння супутників, відстежуючи тонкі рухи на орбітах обох космічних апаратів, що може допомогти визначити, чи є на морському дні Європи вулкани, які забезпечують океан енергією та хімічними речовинами, необхідними для підтримки життя.

Нарешті, обидва апарати будуть оснащені безліччю камер і датчиків світла, які нададуть безпрецедентні зображення геології та складу крижаних поверхонь супутників.

Можливо, одного дня космічний апарат зможе пробурити кілометри суцільного льоду на Європі, Ганімеді чи Каллісто і дослідити океани безпосередньо. До того часу спостереження з космічних апаратів, таких як JUICE та Europa Clipper, є найкращою можливістю для вчених дізнатися про ці океанські світи.

Коли Галілей відкрив ці супутники в 1609 році, вони стали першими відомими об'єктами, що обертаються безпосередньо навколо іншої планети. Їхнє відкриття стало останнім цвяхом у труну теорії про те, що Земля — і людство — знаходиться в центрі Всесвіту. Можливо, ці світи мають у запасі ще один скромний сюрприз.

Майк Сорі, Доцент кафедри планетології, Університет Пердью