Данные зонда «Галилео» подтвердили существование водяных гейзеров на Европе

Ученые обнаружили в данных, собранных межпланетной станцией «Галилео» 20 лет назад, новые доказательства существования водяных гейзеров на ледяном спутнике Юпитера — Европе. Статья опубликована в журнале Nature, кратко о ней рассказывается в пресс-релиза на сайте NASA.

Европа — самый маленький из четырех крупнейших спутников Юпитера, именуемых Галилеевыми. Ее радиус на 200 километров меньше радиуса Луны, а орбита  находится примерно в 670 тысячах километров от газового гиганта. Особый интерес к этому небесному телу возник в конце 1990-х годов, когда на основе анализа магнитного поля спутника, проведенного «Галилео», было предсказано существование подледного океана. Предполагается, что океан находится под 25-километровым слоем льда, и его глубина достигает сотни километров в глубину. Океан на Европе не замерзает из-за разогрева недр спутника, возникающего под действием приливных сил Юпитера. Кроме того, ученые предполагают существование геотермальной активности на дне океана, что может оказаться достаточным условием для возникновения жизни.

Одним из доказательств наличия океана на Европе являются гейзеры, выбрасывающие водяной пар, который был зарегистрирован телескопом «Хаббл» в 2012, 2014 и 2016 годах. Выбросы обнаруживались над экваториальной областью и южным полюсом спутника, простирались до 200 километров в высоту и имели непостоянный характер — наибольшая активность наблюдалась, когда спутник был максимально удален от Юпитера. Однако эти открытия были сделаны на пределе возможностей телескопа и астрономам хотелось бы получить доказательства существования гейзеров in situ.

Астрономы во главе с Сианьже Цзя (Xianzhe Jia) утверждают, что обнаружили такие доказательства, анализируя данные, собранные магнитометром и инструментом PWS (Plasma Wave Spectrometer) на аппарате «Галилео» во время двух близких пролетов над экваториальной и южной областями Европы в 1997 и 2000 годах. Во время этих пролетов минимальное расстояние от аппарата до ледяной поверхности спутника составляло почти 200 километров, что на сегодняшний день является рекордно малым.

В ходе полета над экваториальной областью Европы в декабре 1997 года, примерно за одну минуту до прохождения максимально близкой точки к поверхности спутника магнитометр зафиксировал изменение напряженности магнитного поля на сотни нанотесла за 16 секунд. В это время инструмент PWS зарегистрировал локальные изменения электрического поля и электронной плотности плазмы, окружавшей аппарат. Чтобы проверить, могут ли такие явления быть связаны с прохождением аппарата сквозь водяной факел (или плюм) гейзера, астрономы построили трехмерную магнитогидродинамическую модель, которая описывает влияние выброса на свойства плазмы и полей в окрестностях спутника. Моделирование отслеживает поведение ионов O+ (представитель магнитосферной плазмы), O₂+ (представитель ионов, источником которых является поверхность Европы) и электронной плазмы, и учитывает процессы ионизации, перезарядки и рекомбинации, идущие в атмосфере Европы, а также параметры водяных выбросов, полученные в ходе наблюдений разными телескопами. Предполагалось, что форма и структура выбросов на Европе схожа с выбросами гейзеров на спутнике Сатурна Энцеладе.

В итоге оказалось, что модели хорошо описывают данные наблюдений и позволяют ограничить область местонахождения источника плюма, сквозь который пролетал «Галилео» в декабре 1997 года. В случае близкого пролета в 2000 году данные наблюдений по изменениям магнитного поля не могут быть интерпретированы, как влияние выброса гейзера. Эти выводы подчеркивают ценность сбора данных на малых расстояниях от поверхности спутника или на ней. Эта задача стоит перед новым поколением миссий к системе Юпитера — Europa Clipper, Jupiter Icy Moon Explorer и Joint Europa Mission, которые, как ожидается, будут запущены в начале 2020-х годов.

Наличие подповерхностных океанов в Солнечной Системе предполагается у нескольких спутников планет-гигантов (Европы, Ганимеда, Каллисто, Энцелада и Тритона), а также у карликовых планет, например у Плутона или Цереры. Подробнее о внеземных океанах можно прочитать в нашем материале-«путеводителе» «Море внутри».

Александр Войтюк