Ледяной спутник Юпитера Европа долгое время считался одним из самых обитаемых миров Солнечной системы. Теперь миссия «Юнона» к Юпитеру впервые детально исследовала его атмосферу. Результаты, опубликованные в Природа Астрономияпоказывают, что ледяная поверхность Европы производит меньше кислорода, чем мы думали.

Есть много причин для волнения по поводу возможности обнаружения микробной жизни на Европе. Данные миссии Галилео показали, что под ледяной поверхностью Луны есть океан, содержащий примерно в два раза больше воды, чем океаны Земли. Кроме того, модели, полученные на основе данных Европы, показывают, что дно ее океана контактирует с горными породами, что обеспечивает химические взаимодействия воды и горных пород, которые производят энергию, что делает ее главным кандидатом на существование жизни.

Тем временем наблюдения телескопа выявили слабую, богатую кислородом атмосферу. Это также выглядит так, как будто из океана периодически вырываются шлейфы воды. И есть некоторые свидетельства присутствия на поверхности основных химических элементов, включая углерод, водород, азот, кислород, фосфор и серу, используемых жизнью на Земле. Некоторые из них могут просачиваться в воду из атмосферы и с поверхности.

Нагрев Европы и ее океана отчасти обусловлен вращением Луны вокруг Юпитера, которое создает приливные силы для нагревания холодной среды.

Хотя Европа может похвастаться тремя основными ингредиентами жизни – водой, нужными химическими элементами и источником тепла – мы еще не знаем, было ли достаточно времени для развития жизни.

Другим главным кандидатом в нашу Солнечную систему является Марс, цель марсохода Розалинд Франклин в 2028 году. Жизнь могла зародиться на Марсе в то же время, что и на Земле, но затем, вероятно, прекратилась из-за изменения климата.

Третий кандидат — спутник Сатурна Энцелад, где миссия Кассини-Гюйгенс обнаружила шлейфы воды из подповерхностного соленого океана, также контактирующие с горными породами на дне океана.

Титан занимает второе место и занимает четвертое место с его плотной атмосферой, состоящей из органических соединений, включая углеводороды и толины, рожденных в верхних слоях атмосферы. Затем они всплывают на поверхность, покрывая ее ингредиентами на всю жизнь.

Потеря кислорода

Миссия «Юнона» может похвастаться лучшими приборами для измерения заряженных частиц, отправленными на Юпитер. Он может измерять энергию, направление и состав заряженных частиц на поверхности. Подобные инструменты на Сатурне и Титане обнаружили там толины (тип органического вещества). Но они также измерили частицы, которые предполагали наличие атмосфер на спутниках Сатурна Рее и Дионе, в дополнение к частицам на Титане и Энцеладе.

Эти частицы известны как пикап-ионы. Планетарные атмосферы состоят из нейтральных частиц, но верхняя часть атмосферы «ионизируется» (то есть теряет электроны) под воздействием солнечного света и в результате столкновений с другими частицами, образуя ионы (заряженные атомы, потерявшие электроны) и свободные электроны.

Когда плазма — заряженный газ, составляющий четвертое состояние материи после твердого тела, жидкости и газа — проходит мимо атмосферы с вновь образовавшимися ионами, она возмущает атмосферу электрическими полями, которые могут ускорять новые ионы — первую часть иона. процесс получения.

Эти ионы захвата затем вращаются вокруг магнитного поля планеты и обычно теряются из атмосферы, а некоторые попадают на поверхность и поглощаются. Процесс поглощения очистил марсианскую атмосферу от частиц после того, как магнитное поле Красной планеты было потеряно 3,8 миллиарда лет назад.

В Европе также есть процесс самовывоза. Новые измерения показывают явные признаки поглощения молекулярного кислорода и ионов водорода с поверхности и атмосферы. Некоторые из них убегают с Европы, тогда как некоторые попадают на ледяную поверхность, увеличивая количество кислорода на поверхности и под ней.

Это подтверждает, что кислород и водород действительно являются основными составляющими атмосферы Европы, что соответствует данным дистанционных наблюдений. Однако измерения показывают, что количество вырабатываемого кислорода, выбрасываемого с поверхности в атмосферу, составляет всего около 12 кг в секунду, что соответствует нижнему пределу более ранних оценок от примерно 5 кг до 1100 кг в секунду.

Это указывает на то, что поверхность подвергается очень незначительной эрозии. Измерения показывают, что это может составлять всего 1,5 см поверхности Европы на миллион лет, что меньше, чем мы думали. Таким образом, Европа постоянно теряет кислород из-за процессов поглощения, и лишь небольшое количество дополнительного кислорода высвобождается с поверхности для его пополнения и возвращается обратно на поверхность.

Так что же это значит для шансов на сохранение жизни? Некоторая часть кислорода, захваченного на поверхности, может попасть в подземный океан, чтобы питать там любую жизнь. Но, согласно оценкам исследования, общая потеря кислорода должна быть меньше, чем 0,3–300 кг в секунду, оцененные ранее.

Еще неизвестно, является ли этот показатель, зафиксированный 29 сентября 2022 года, обычным. Возможно, это не отражает общее количество кислорода на Луне. Возможно, извержение шлейфов, орбитальное положение и условия вверх по течению увеличивают и уменьшают скорость в определенные моменты времени соответственно.

Миссия НАСА Europa Clipper, которая будет запущена позднее в этом году, и миссия Juice, которая совершит два облета Европы на пути к орбите Ганимеда, смогут следить за этими измерениями и предоставить гораздо больше информации о обитаемости Европы.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.