«Джеймс Уэбб» нашел на поверхности Европы углекислый газ из подповерхностного океана

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил в двух молодых регионах на поверхности ледяного спутника Юпитера Европы замороженную углекислоту. По мнению ученых, ее источником могут быть углеродсодержащие соединения из подповерхностного водного океана. Статьи (1, 2) опубликованы в журнале Science.

Европа представляет собой один из крупнейших спутников Юпитера и обладает очень молодой в геологическом плане (от 40 до 90 миллионов лет) поверхностью и глобальным соленым океаном, скрытым под ледяной корой толщиной от 23 до 47 километров. Существование океана обеспечивается разогревом недр спутника приливными силами Юпитера. Вода из океана питает гейзеры, которые возникают из-за трещин в коре.

Наличие океана делает Европу крайне важной целью для астробиологов, которые уже признавали спутник потенциально пригодным для существования жизни, которая могла бы быть связана с гидротермальными процессами на дне океана. Однако для правильной оценки обитаемости европеанского океана нужно хорошо знать его химический состав, включая содержание биологически важных соединений, степень окисления и доступные источники химической энергии.

Планетологи Саманта Трамбо (Samantha Trumbo) из Корнеллского университета и Майкл Браун (Michael Brown) из Калифорнийского технологического института сообщили, что при помощи спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec «Джеймса Уэбба» они обнаружили на поверхности Европы углекислотный лед. Наблюдения проводились 23 ноября 2022 года. Больше всего углекислоты наблюдается в геологически молодом регионе Тара диаметром примерно 1800 километров, который обладает хаотическим рельефом. Ранее в нем находили отложения поваренной соли, которые могли попасть туда из океана. Повышенное содержание углекислоты также наблюдается в хаотическом регионе Поуис. Оба региона могли возникнуть за счет крупномасштабного разрушения поверхностного льда в результате взаимодействия с нижележащими слоями, такими как линзы талой воды или подповерхностные источники рассола.

Исследователи не нашли весомых свидетельств того, что углекислота попала на поверхность Европы за счет метеоритной бомбардировки, а затем была захвачена поверхностными минералами или возникла при облучении заряженными частицами из магнитосферы Юпитера карбонатов или органических веществ на поверхности Европы. Они пришли к выводу, что углекислый газ попал на поверхность спутника по геологическим меркам не так давно из внутреннего источника уже в форме CO₂. Предполагается, что ранее CO₂ был растворен в воде океана, хотя нельзя полностью исключить образование углекислоты за счет радиолиза органических веществ или карбонатов из океана.

Другая группа планетологов во главе с Джеронимо Виллануева (Geronimo Villanueva) из Центра космических полетов имени Годдарда занималась анализом данных наблюдений за Европой, полученных «Джеймсом Уэббом» при помощи камеры NIRCam и спектрометра NIRSpec. Исследователи не обнаружили никаких признаков наличия выбросов воды, угарного газа, метанола, этана или метана с поверхности Европы, а также не нашли льдов на основе метана, угарного газа и метанола, зато подтвердили наличие углекислотного льда, смешанного с другими соединениями и сконцентрированного в регионе Тара. Измеренное изотопное соотношение ¹²C/¹³C равно 83, что близко к значениям, полученным для Япета, карбонатным минералам в углистых хондритах и образцах с астероида Рюгу.

Ученые предполагают, что возможными эндогенными источниками углекислоты на Европе могут быть подповерхностные резервуары с водным раствором, богатым CO₂, или летучие карбонаты или органические вещества, изначально растворенные в океане. Независимо от конкретного источника, углекислота на Европе может считаться признаком наличия углеродсодержащих веществ внутри спутника.

В ближайшем будущем к Европе отправятся межпланетные станции Europa Clipper и JUICE и, возможно, рой плавающих микророботов.