Новые исследования, опубликованные в The Planetary Science Journal, предлагают важное пояснение того, как химические вещества, образуемые на поверхности ледяного спутника Юпитера Европы, могут попадать в его огромный подлёдный океан. Этот процесс потенциально обеспечивает доставку питательных и энергоносных веществ, необходимых для поддержания химических условий, которые рассматриваются как предварительные факторы потенциальной обитаемости.
Почему Европа интересна учёным
Европа — один из четырёх крупнейших спутников Юпитера, известных как галилеевы спутники. Он привлекает внимание исследователей тем, что под его поверхностным ледяным панцирем скрывается глобальный океан жидкой воды, объём которого может превышать совокупный объём земных океанов.
Этот океан защищён толстым слоем льда, который полностью блокирует солнечный свет и доступ кислорода извне. Поэтому в нём не может происходить фотосинтез, как на Земле. Для потенциальной жизни, если она существует, жизненно важны альтернативные источники энергии и химических веществ, такие как окислители, образуемые под воздействием радиации Юпитера на поверхность льда.
Проблема: как вещества могут попасть в океан
Долгое время одной из ключевых вопросов касалась механизма переноса химически активных веществ с поверхности через толстую ледяную оболочку к жидкой воде под ней. Большинство геологических процессов, наблюдаемых на поверхности, характеризовались горизонтальными движениями, а не вертикальной миграцией материала. Это затрудняло объяснение, каким образом окислители и другие химические соединения могли бы достичь океана.
Новая гипотеза: «поглощение» поверхности через тяжёлый лёд
Учёные из Вашингтонского государственного университета (Washington State University) предложили оригинальную идею, основанную на компьютерных моделях, заимствованных из процессов геологии Земли. В частности, процесс называется литосферной деламинацией — при нём тяжёлые участки коры становятся плотнее и со временем опускаются в более глубокие слои.
Аналог этого процесса может происходить на Европе, только в ледяной оболочке. Определённые участки поверхности, содержащие высокую концентрацию соли и других растворённых веществ, становятся плотнее и механически слабее, чем окружающий чистый лёд. В результате такие участки могут отрываться и медленно погружаться вниз, «капая» через толщу льда.
Эта модель предполагает, что:
- плотный кусок солёного льда отделяется от более хрупкого окружающего материала;
- он медленно опускается через ледяной панцирь под действием своей плотности;
- такой «обрывок» льда доставляет вещества, которые ранее находились на поверхности, прямо к океану под ним.
Как быстро может происходить «погружение» льда
Моделирование показывает, что процесс вертикального погружения может происходить относительно быстро в геологическом масштабе — при благоприятных условиях плотный материал может достигать океана менее чем за 30 000 лет. В иных сценариях этот процесс занимает от миллионов до нескольких миллионов лет, но он остаётся устойчивым механизмом переноса веществ через лед.
Такой механизм доставки гораздо проще по условиям, чем прежние предложения, где предполагалось, что вещества могли проникать в океан только через экстремальные события — например, крупные разломы, таяние с образованием текучих потоков близко к поверхности или разрывы ледяной оболочки в результате ударов.
Почему это важно для оценки обитаемости
Океан Европы — одна из самых важных целей для поиска признаков возможной жизни вне Земли в Солнечной системе. Однако само наличие воды далеко не гарантирует условий, пригодных для жизни. Для поддержания химических процессов, аналогичных земным, необходимо наличие источников энергии и химических ингредиентов, таких как окислители и питательные элементы.
На поверхности Европы за счёт интенсивной радиации, создаваемой магнитосферой Юпитера, образуются химические соединения, включая окислители. Эти вещества потенциально могут служить химической энергией для живых организмов или способствовать сложной химии, если попадут в океан. Тем не менее кислород на поверхности, например, производится в значительно меньших количествах, чем ранее оценивалось, что делает эффективный перенос веществ ещё более важным.
Механизм «поглощения» плотного солёного льда предлагает реалистичный способ доставить эти химические вещества с поверхности под лёд в океан, где они могли бы участвовать в химических циклах, поддерживающих потенциальные формы жизни.
Соответствие с целями будущих миссий
Эта гипотеза согласуется с задачами космических миссий по изучению Европы, в первую очередь миссии Europa Clipper от NASA. Запущенная в 2024 году, она должна достичь системы Юпитера в 2030 году и проведёт многочисленные пролёты у Европы, исследуя структуру ледяной оболочки, океан и условия внутри спутника. Оценка роли вертикального перемешивания вещества является ключевой частью понимания, насколько океан Европы может быть благоприятен для жизни.
Заключение
Новая модель доставляет важное уточнение в теорию обмена веществ между поверхностью и подлёдным океаном на Европе. Она предлагает реалистичный и устойчивый механизм вертикальной миграции плотного солёного льда, который может связывать поверхность и океан, доставляя туда химические соединения, необходимые для сложной химии или потенциальных биохимических процессов. Эти результаты помогают учёным лучше оценить обитаемость этого скрытого океана и подготавливают почву для будущих космических исследований.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
