Ученые миссии НАСА "Юнона" к Юпитеру подсчитали, что скорость производства кислорода на спутнике Юпитера Европе существенно меньше, чем считалось в большинстве предыдущих исследований. Результаты были получены путем измерения выделения водорода с поверхности ледяной луны. Основой для расчетов послужили данные, собранные с помощью приборов миссии Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE).

По оценкам авторов статьи, количество вырабатываемого кислорода составляет около 12 килограммов в секунду. Ранее считалось, что этот показатель где-то в промежутке от нескольких килограммов до более чем тонны в секунду. Ученые полагают, что часть кислорода, полученного таким образом, может попадать в подледный океан космического тела в качестве возможного источника метаболической энергии.

Европа с экваториальным диаметром в 3100 километров является четвертым по величине из 95 известных спутников Юпитера и самым маленьким из четырех галилеевых спутников. Ученые полагают, что под ее ледяной коркой скрывается огромный внутренний океан соленой воды, и им любопытно, могут ли там существовать условия для поддержания жизни.

Внимание астробиологов привлекает не только вода: расположение спутника Юпитера также играет важную роль в биологических возможностях. Орбита Европы помещает ее прямо в центр радиационных поясов газового гиганта. Заряженные или ионизированные частицы Юпитера бомбардируют ледяную поверхность, расщепляя молекулы воды на две части, образуя кислород, который может попасть в океан.

"Европа подобна ледяному шару, медленно теряющему воду в текущем потоке. Только вот в данном случае "поток" — это ионизированные частицы, омывающие Юпитер с его необычным магнитным полем, — сказал ученый миссии Джейми Салай из Принстонского университета в Нью-Джерси. — Когда эти ионизированные частицы сталкиваются с Европой, они разрушают молекулы водяного льда на поверхности, образуя водород и кислород. В каком-то смысле весь ледяной панцирь постоянно подвергается эррозии".

Захват бомбардировки

Когда "Юнона" пролетела в пределах 354 километров от Европы 29 сентября 2022 года, JADE идентифицировала и измерила количество ионов водорода и кислорода, которые были созданы бомбардирующими заряженными частицами, а затем "подхвачены" магнитным полем Юпитера, когда он проносился мимо своей луны.

"Когда миссия НАСА "Галилео" пролетала мимо Европы, она открыла нам глаза на сложное и динамичное взаимодействие спутника с окружением. "Юнона" предоставила новую возможность напрямую измерять состав заряженных частиц, выбрасываемых из атмосферы Европы, и нам не терпелось заглянуть за завесу этого захватывающего водного мира, — говорит Салай. — Но мы не осознавали, что наблюдения "Юноны" дадут нам столь жесткое ограничение на количество кислорода, вырабатываемого на ледяной поверхности Европы".

"Юнона" оснащена 11 современными научными приборами, предназначенными для изучения системы Юпитера, включая девять датчиков заряженных частиц и электромагнитных волн для изучения магнитосферы.

"Способность летать близко к галилеевым спутникам во время нашей расширенной миссии позволила нам начать заниматься широким спектром научных исследований, включая некоторые уникальные возможности внести свой вклад в исследование обитаемости Европы, — сказал Скотт Болтон, главный исследователь миссии. — И мы еще не закончили. Впереди больше облетов луны и первое исследование близкого кольца Юпитера и полярной атмосферы".

Производство кислорода — один из многих аспектов, которые будет исследовать миссия НАСА Europa Clipper, когда она прибудет к Юпитеру в 2030 году. Космический аппарат имеет сложную полезную нагрузку из девяти научных инструментов, позволяющих определить, есть ли на Европе условия, пригодные для жизни.

Теперь Болтон и остальная часть команды миссии "Юнона" нацелились на другой мир Юпитера — украшенную вулканами луну Ио. 9 апреля космический корабль приблизится к ее поверхности на расстояние около 16 500 километров. 

Открытие было опубликовано в журнале Nature Astronomy.