Международная группа исследователей определила наиболее перспективные районы на спутнике Юпитера Ганимед, где могут существовать криовулканы и гейзеры, выбрасывающие материал из глубинного океана на поверхность. Эти области станут важнейшими целями для европейской миссии JUICE, которая должна прибыть к системе Юпитера в 2031 году.
Исследование особенно важно для астробиологии, поскольку подобные выбросы могут переносить на поверхность вещества из скрытого под ледяной корой океана. Это позволит ученым изучать внутреннюю среду спутника без необходимости бурения многокилометрового льда.
Работу возглавила доктор Анесина Соломониду из Греческого космического центра. В исследовании приняли участие специалисты из Европы и США, включая ученых ESA и NASA Jet Propulsion Laboratory. Статья принята к публикации в журнале The Planetary Science Journal.
Ганимед — крупнейший спутник Солнечной системы
Ганимед является крупнейшим спутником не только Юпитера, но и всей Солнечной системы.
Его основные характеристики:
- диаметр около 5268 километров;
- размеры больше, чем у планеты Меркурий;
- наличие собственной магнитосферы;
- вероятный глобальный подледный океан.
Это делает Ганимед одним из самых необычных миров Солнечной системы.
Среди всех известных спутников только Ганимед обладает собственным устойчивым магнитным полем. Обычно подобные магнитосферы встречаются лишь у крупных планет.
Под поверхностью спутника может скрываться гигантский океан
Ученые уже давно предполагают, что под ледяной корой Ганимеда существует огромный океан жидкой соленой воды.
По некоторым оценкам:
- глубина океана может достигать сотен километров;
- общий объем воды может превышать объем всех земных океанов вместе взятых.
Наличие подледного океана подтверждается несколькими косвенными признаками:
- магнитными аномалиями;
- моделями внутреннего строения;
- особенностями поверхности;
- наблюдениями магнитосферы спутника.
Сегодня Ганимед считается одним из главных «океанических миров» Солнечной системы наряду с:
- Европой;
- Энцеладом;
- Титаном;
- Каллисто.
Что такое криовулканы
Криовулканизм — это аналог обычного вулканизма, но вместо расплавленной породы на поверхность выбрасываются:
- вода;
- аммиак;
- метан;
- летучие вещества;
- водяной лед.
Подобные процессы характерны для ледяных миров внешней части Солнечной системы.
На Земле вулканы извергают расплавленную магму, поскольку температура пород очень высока. Но в холодных мирах вроде Ганимеда роль «магмы» могут играть жидкая вода и смеси летучих веществ под высоким давлением.
Источником энергии являются приливные силы
Главный механизм, поддерживающий внутреннюю активность спутников Юпитера, связан с приливным разогревом.
Ганимед, Европа и Ио находятся в орбитальном резонансе. Их гравитационное взаимодействие вызывает периодические деформации внутренней структуры спутников.
Из-за этого:
- недра спутников разогреваются;
- лед может плавиться;
- сохраняются подледные океаны;
- поддерживается геологическая активность.
У Ио этот процесс приводит к мощнейшему вулканизму в Солнечной системе. У ледяных спутников энергия может поддерживать существование жидкой воды под поверхностью.
Исследователи нашли несколько ключевых регионов
Для поиска потенциальных криовулканов ученые использовали повторно обработанные данные инструмента NIMS аппарата Galileo.
Аппарат Galileo исследовал систему Юпитера с 1995 по 2003 год и собрал огромный массив данных о галилеевых спутниках.
Анализ показал наличие необычных структур на поверхности Ганимеда:
- депрессий;
- округлых впадин;
- областей со следами возможных выбросов вещества;
- участков необычного состава льда.
Особый интерес представляют четыре структуры типа paterae — крупных углублений, которые могут быть древними криовулканическими жерлами.
Почему выбросы из океана настолько важны
Главная ценность криовулканов заключается в том, что они могут переносить материал из глубинного океана на поверхность.
Это крайне важно для поиска признаков жизни.
Если в океане существуют:
- органические молекулы;
- сложная химия;
- потенциальные биосигнатуры;
- следы гидротермальной активности;
то часть этих веществ может сохраняться в выброшенном льду.
Фактически криовулканы могут работать как естественные «лифты» из внутреннего океана к поверхности.
JUICE станет первой миссией на орбите спутника другой планеты
Миссия JUICE была запущена Европейским космическим агентством в апреле 2023 года. Аппарат должен прибыть к Юпитеру летом 2031 года.
Основные цели миссии:
- исследование Ганимеда;
- изучение Европы и Каллисто;
- анализ подледных океанов;
- исследование магнитосфер;
- оценка потенциальной обитаемости ледяных миров.
После серии гравитационных маневров JUICE станет первым космическим аппаратом в истории, который выйдет на орбиту спутника другой планеты — Ганимеда.
Аппарат будет оснащен мощным научным оборудованием
Для исследования поверхности и состава льда JUICE использует несколько специализированных инструментов.
Среди них:
- спектрометр MAJIS;
- камеры JANUS;
- радары для изучения подповерхностной структуры;
- магнитометры;
- приборы анализа плазмы.
С помощью спектрометров ученые смогут определить:
- химический состав поверхности;
- наличие солей;
- присутствие органических соединений;
- следы свежих выбросов.
Ганимед может оказаться химически активным миром
Современные исследования показывают, что ледяные спутники Юпитера могут содержать сложную органическую химию.
Модели формирования галилеевых спутников предполагают, что Европа, Ганимед и Каллисто могли изначально формироваться уже с органическими соединениями внутри.
Это особенно важно для астробиологии, поскольку для возникновения жизни необходимы:
- жидкая вода;
- источник энергии;
- органические молекулы;
- длительная химическая стабильность.
Ганимед потенциально может обладать всеми этими компонентами.
Магнитное поле спутника помогает изучать его внутреннее строение
Недавние исследования также показали, что уникальное магнитное поле Ганимеда может быть связано с продолжающимся формированием ядра спутника.
Это означает, что внутренние процессы внутри Ганимеда могут оставаться активными даже спустя 4,5 миллиарда лет после формирования Солнечной системы.
Если это подтвердится, Ганимед станет уникальным примером ледяного мира с продолжающейся внутренней эволюцией.
Поверхность Ганимеда хранит следы древней геологической активности
Поверхность спутника покрыта сложной сетью борозд, трещин и тектонических структур.
Некоторые из них могут быть связаны:
- с древними ударами;
- движением ледяной коры;
- внутренней тектоникой;
- криовулканической активностью.
Исследования показывают, что история Ганимеда была значительно более динамичной, чем считалось ранее.
Ученые надеются обнаружить биосигнатуры
Главная долгосрочная цель подобных исследований — поиск признаков потенциальной жизни.
Речь идет не обязательно о самих организмах, а о возможных биосигнатурах:
- органических молекулах;
- необычных химических соотношениях;
- соединениях углерода;
- следах биохимических процессов.
Если криовулканические выбросы действительно связаны с внутренним океаном, они могут стать одним из лучших способов изучения потенциально обитаемой среды без посадки под лед.
Европа Clipper дополнит исследования JUICE
Параллельно с европейской миссией к системе Юпитера направляется и аппарат Europa Clipper.
Он будет сосредоточен главным образом на Европе — другом ледяном спутнике Юпитера, где также предполагается существование океана и возможных выбросов воды.
Совместная работа двух миссий позволит:
- сравнить разные океанические миры;
- изучить влияние магнитного поля Юпитера;
- исследовать внутренние океаны;
- оценить вероятность существования пригодных для жизни условий.
Ледяные спутники становятся главными целями астробиологии
Еще несколько десятилетий назад основным кандидатом на внеземную жизнь считался Марс.
Сегодня ситуация изменилась.
Все больше ученых считают, что именно ледяные океанические миры могут оказаться наиболее перспективными местами для поиска жизни в Солнечной системе.
Причины этого:
- наличие жидкой воды;
- геологическая активность;
- возможные источники энергии;
- долговременная стабильность внутренних океанов.
JUICE может radically изменить понимание ледяных миров
Миссия JUICE считается одной из важнейших межпланетных программ XXI века.
Она должна ответить сразу на несколько фундаментальных вопросов:
- насколько активен Ганимед;
- существует ли криовулканизм сегодня;
- как устроен подледный океан;
- какие химические процессы происходят внутри спутника;
- могут ли ледяные миры быть пригодными для жизни.
Новое исследование с определением потенциальных криовулканических регионов дает ученым конкретные цели для будущих наблюдений и существенно повышает научную ценность миссии.
Если JUICE обнаружит следы активных выбросов или органических веществ, это станет одним из важнейших открытий современной планетологии и астробиологии.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
