Исследователи смоделировали источник извержения на спутнике Юпитера

Согласно новым данным исследователей из Стэнфордского университета, Университета Аризоны, Техасского университета и Лаборатории реактивного движения НАСА, некоторые извержения могут исходить не из глубины океанов Европы, а из водяных карманов в самой ледяной оболочке.

Используя изображения, полученные космическим кораблем НАСА Galileo, исследователи разработали модель, объясняющую, как сочетание замораживания и повышения давления может привести к криовулканическому извержению или всплеску воды. Результаты имеют значение для обитаемости нижележащего океана Европы и могут объяснять извержения на других ледяных телах Солнечной системы.

Ученые предположили, что огромный океан, скрытый под ледяной корой Европы, может содержать элементы, необходимые для поддержания жизни. Но если не считать отправки подводного аппарата на Луну для исследования, трудно сказать наверняка правда ли это. Это одна из причин, по которой шлейфы Европы вызывают такой большой интерес: если извержения происходят из недр океана, элементы могут быть обнаружены космическим кораблем, подобным тому, который запланирован для предстоящей миссии НАСА Europa Clipper.

Но если шлейфы берут начало в ледяной оболочке Луны, они могут быть менее благоприятными для жизни, потому что там труднее поддерживать химическую энергию для поддержания жизни. В этом случае шансы обнаружить обитаемость из космоса уменьшаются.

«Понимание происхождения водных шлейфов очень важно для понимания того, смогут ли будущие исследователи Европы действительно обнаружить жизнь из космоса, не исследуя океан Европы», - сказал Грегор Штайнбрюгге.

Исследователи сосредоточили свой анализ на Мананнане, кратере шириной 18 миль на Европе, который образовался в результате столкновения с другим небесным объектом несколько десятков миллионов лет назад. Рассуждая, что такое столкновение вызвало бы огромное количество тепла, они смоделировали, как таяние и последующее замерзание водяного кармана внутри ледяной оболочки могло вызвать извержение воды.

«Комета или астероид, врезавшийся в ледяной панцирь, по сути, был большим экспериментом, который мы используем для построения гипотез для проверки», - сказал Дон Бланкеншип, старший научный сотрудник Института геофизики Техасского университета (UTIG) и главный исследователь радара для оценки и зондирования Европы: от океана до поверхности (REASON), который будет установлен на Europa Clipper. «Группа ученых UTIG в настоящее время занимается оценкой способности этого инструмента проверять эти гипотезы».

Модель показывает, что по мере того, как вода Европы превратилась в лед на более поздних стадиях удара, на поверхности луны могли образоваться очаги воды с повышенной соленостью. Кроме того, эти карманы с соленой водой могут мигрировать вбок через ледяной панцирь Европы, растопляя прилегающие области менее солоноватого льда, и становятся еще более солеными.

«Мы разработали способ, которым водяной карман может перемещаться вбок, и это очень важно», - сказал Штайнбрюгге. «Он может перемещаться по температурным градиентам, от холода к теплу, а не только вниз под действием силы тяжести».

Модель предсказывает, что когда мигрирующий солевой карман достиг центра кратера Мананнан, он застрял и начал замерзать, создавая давление, которое в конечном итоге привело к образованию шлейфа, высота которого, по оценкам, превышала милю. Извержение этого шлейфа оставило отличительный след: паучье пятно на поверхности Европы, которое было обнаружено с помощью изображений Galileo и включено в модель исследователей.

«Хотя шлейфы, образовавшиеся в результате миграции соляного кармана, не могут дать прямого представления об океане Европы, наши результаты показывают, что ледяной панцирь Европы очень динамичен», - сказала соавтор исследования Джоана Войт.

Относительно небольшой размер шлейфа, который может образоваться в Мананнане, указывает на то, что ударные кратеры не могут объяснить источник других, более крупных шлейфов на Европе, которые были предположены на основе данных Хаббла и Галилео. Но процесс, смоделированный для извержения Мананнана, мог произойти и на других ледяных телах - даже без удара.

В исследовании также представлены оценки того, насколько соленой может быть замерзшая поверхность и океан Европы, что, в свою очередь, может повлиять на прозрачность ее ледяной оболочки для радарных волн. Расчеты, основанные на изображениях, полученных с Галилео с 1995 по 1997 год, показывают, что океан Европы может быть примерно на одну пятую соленее океана Земли - фактор, который повысит способность радиолокационного зонда миссии Europa Clipper собирать данные из её недр.