Исследователи сделали важный шаг к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы — спутника Юпитера Европы. Новое исследование показало, что методы радиолокации, успешно применяемые для исследования ледников на Земле, можно адаптировать для изучения многокилометровой ледяной оболочки этого небесного тела.
Полученные результаты имеют большое значение для будущих космических миссий. Они помогут лучше понять внутреннее строение Европы, определить толщину её ледяной коры и выбрать наиболее перспективные районы для поиска признаков активности подповерхностного океана, который считается одним из главных кандидатов на существование внеземной жизни в Солнечной системе.
Почему Европа считается одним из самых интересных миров
Европа — четвёртый по величине спутник Юпитера и один из крупнейших спутников всей Солнечной системы. На первый взгляд она выглядит как гладкий ледяной шар, покрытый сетью длинных трещин и полос.
Однако уже несколько десятилетий учёные считают, что под её ледяной поверхностью скрывается огромный океан жидкой воды.
Эта гипотеза основана на многочисленных наблюдениях космических аппаратов, а также на моделировании гравитационного воздействия Юпитера. Сильные приливные силы постоянно деформируют спутник, выделяя тепло внутри его недр. Именно эта энергия, как предполагается, не позволяет океану полностью замёрзнуть.
По современным оценкам, объём воды в океане Европы может превышать суммарный объём всех океанов Земли.
Почему лёд представляет такую сложную задачу
Несмотря на многочисленные исследования, учёные до сих пор не знают точно, насколько толстая ледяная оболочка Европы.
Существующие оценки варьируются от нескольких километров до нескольких десятков километров в зависимости от района поверхности.
Кроме того, лёд Европы не является однородным.
Предполагается, что в нём присутствуют различные слои, карманы с солёной водой, зоны повторного замерзания, трещины и включения других веществ. Всё это влияет на распространение радиоволн и значительно усложняет интерпретацию данных.
Поэтому для подготовки будущих исследований необходимо заранее понимать, как именно радиолокационные сигналы будут вести себя внутри подобного льда.
Как земные ледники помогают изучать спутник Юпитера
Авторы нового исследования решили использовать опыт, накопленный при изучении земных ледников.
На Земле уже много лет применяется георадар — специальный радиолокационный прибор, который посылает электромагнитные импульсы в толщу льда.
Часть сигнала отражается от внутренних границ между слоями, а также от поверхности, находящейся под ледником. По этим отражениям можно определить структуру льда, его толщину и наличие скрытых объектов.
Именно такие методы исследователи решили проверить применительно к условиям Европы.
Испытания проводились в земных условиях
Для проверки своих расчётов специалисты использовали наземные радиолокационные исследования ледников на Земле.
Были проанализированы различные типы ледяных структур, включая неоднородные участки, содержащие включения воды и сложную внутреннюю стратификацию.
Затем полученные данные использовались в компьютерных моделях, имитирующих физические свойства льда Европы.
Это позволило оценить, какие сигналы сможет зарегистрировать космический радар и насколько точно удастся восстановить внутреннее строение спутника.
Что удалось выяснить
Результаты показали, что современные методы радиолокации способны различать многие особенности внутреннего строения ледяной оболочки.
Даже если лёд содержит многочисленные неоднородности, отражённые сигналы сохраняют достаточно информации для построения подробной картины его структуры.
Особенно хорошо определяются крупные внутренние границы между различными слоями льда.
Кроме того, моделирование показывает, что радиолокационные исследования помогут обнаружить области, где лёд мог подвергаться плавлению или повторному замерзанию.
Подобные участки представляют особый интерес, поскольку могут быть связаны с обменом веществ между поверхностью и подповерхностным океаном.
Почему это важно для поиска жизни
Одной из главных целей исследования Европы является поиск условий, пригодных для существования жизни.
Если между океаном и поверхностью происходит обмен веществ, то химические соединения из глубин могут попадать в верхние слои льда.
Изучение внутренней структуры поможет определить районы, где такие процессы наиболее активны.
Именно эти области могут стать приоритетными объектами для будущих исследований.
Даже если непосредственного обнаружения жизни не произойдёт, понимание внутреннего строения Европы позволит значительно лучше оценить её потенциальную обитаемость.
Какую роль сыграет миссия Europa Clipper
Особое значение новое исследование приобретает в связи с миссией NASA Europa Clipper.
Космический аппарат уже отправился к Юпитеру и после прибытия начнёт многократные пролёты возле Европы.
Одним из главных научных инструментов аппарата станет радиолокационный комплекс REASON.
Его задача — проникать радиоволнами внутрь ледяной оболочки и строить трёхмерную картину её внутреннего строения.
Новая работа помогает заранее понять, какие особенности смогут увидеть приборы и как правильно интерпретировать будущие данные.
Какие сведения смогут получить учёные
Благодаря радиолокационным исследованиям специалисты рассчитывают определить сразу несколько важных характеристик Европы.
Среди них:
- общая толщина ледяной оболочки;
- внутреннее распределение ледяных слоёв;
- наличие карманов с жидкой водой;
- глубина крупных трещин;
- возможные области повторного замерзания;
- признаки взаимодействия поверхности с подземным океаном.
Все эти данные необходимы для построения наиболее полной модели внутреннего устройства спутника.
Исследование поможет будущим посадочным аппаратам
Хотя Europa Clipper не будет совершать посадку, полученные им сведения окажутся крайне важными для следующих поколений космических миссий.
В перспективе инженеры рассматривают возможность создания автоматических посадочных аппаратов, способных исследовать поверхность Европы непосредственно.
Ещё более амбициозной остаётся идея разработки криоботов — специальных роботов, которые смогут постепенно плавить лёд и проникнуть к подповерхностному океану.
Выбор наиболее безопасных и научно интересных районов посадки невозможен без подробной информации о внутреннем строении ледяной оболочки.
Именно поэтому современные радиолокационные исследования рассматриваются как один из ключевых этапов подготовки будущего освоения Европы.
Земные технологии открывают путь к исследованию далёких миров
Новая работа показывает, что методы, разработанные для изучения ледников Земли, могут оказаться незаменимыми при исследовании других тел Солнечной системы. Использование георадаров и современных моделей распространения радиоволн позволяет заранее подготовиться к анализу данных, которые будут поступать от космических аппаратов.
Европа остаётся одним из наиболее перспективных объектов для поиска внеземной жизни. Под её ледяной оболочкой, вероятно, скрывается огромный океан, существующий на протяжении миллиардов лет. Чем точнее учёные смогут изучить строение этой ледяной коры, тем выше вероятность понять, происходят ли между поверхностью и океаном процессы обмена веществ и существует ли в глубинах спутника среда, пригодная для возникновения или существования жизни.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
