Вчені NASA мають переконливі докази того, що супутник Юпітера Європа має внутрішній океан під своєю крижаною зовнішньою оболонкою – величезне тіло солоної води, яка обертається навколо кам’янистої внутрішньої частини Місяця. Нове комп’ютерне моделювання припускає, що вода насправді може штовхати крижаний панцир, можливо, пришвидшуючи та сповільнюючи обертання крижаного панцира Місяця з часом.
Вчені знають, що раковина Європи, ймовірно, вільно плаває, обертаючись з іншою швидкістю, ніж океан під ним і скелясті надра. Нове моделювання є першим, хто показує, що океанські течії Європи можуть сприяти обертанню її крижаної оболонки.
Ключовим елементом дослідження було обчислення опору – горизонтальної сили, яку океан Місяця чинить на лід над ним. Дослідження натякає на те, як потужність океанського потоку та його опору шару льоду можуть навіть пояснити певну геологію, яку можна побачити на поверхні Європи. Тріщини та хребти можуть виникнути внаслідок того, що крижана оболонка повільно розтягується та руйнується з часом, коли її штовхають і тягнуть океанські течії.
«До цього за допомогою лабораторних експериментів і моделювання було відомо, що нагрівання та охолодження океану Європи може викликати течії», — сказав Хеміш Хей, дослідник Оксфордського університету та провідний автор дослідження, опублікованого в JGR: Planets . Хей проводив дослідження, будучи науковим співробітником в Лабораторії реактивного руху NASA в Південній Каліфорнії. «Тепер наші результати підкреслюють зв’язок між океаном і обертанням крижаної оболонки, який раніше ніколи не розглядався».
Використовуючи вимірювання, зібрані під час майбутньої місії NASA Europa Clipper , можна навіть точно визначити, наскільки швидко обертається крижана оболонка. Коли вчені порівнюють зображення, зібрані Europa Clipper, з тими, що були зроблені в минулому місіями NASA Galileo і Voyager , вони зможуть вивчити розташування особливостей поверхні льоду та потенційно визначити, чи змінилося положення крижаної оболонки Місяця з часом.
Десятиліттями планетологи обговорювали, чи може крижана оболонка Європи обертатися швидше, ніж глибокі надра. Але замість того, щоб пов’язувати це з рухом океану, вчені зосередилися на зовнішній силі: Юпітері. Вони припустили, що коли гравітація газового гіганта тягне Європу, вона також тягне оболонку Місяця і змушує його обертатися трохи швидше.
«Для мене було абсолютно несподіваним, що того, що відбувається в циркуляції океану, може бути достатньо, щоб вплинути на крижану оболонку. Це був величезний сюрприз», – сказав співавтор і вчений проекту Europa Clipper Роберт Паппалардо з JPL. «Ідея про те, що тріщини та хребти, які ми бачимо на поверхні Європи, можуть бути пов’язані з циркуляцією океану внизу — геологи зазвичай не думають: «Можливо, це робить океан».
Europa Clipper, який зараз перебуває на стадії складання, випробувань і запуску в JPL, планується запустити в 2024 році. Космічний корабель почне обертатися на орбіті Юпітера в 2030 році та використовуватиме набір складних інструментів для збору наукових даних під час прольоту повз нього . місяць приблизно в 50 разів. Місія має на меті визначити, чи в Європі з її глибоким внутрішнім океаном є умови, придатні для життя.
Як горщик з водою
Використовуючи методи, розроблені для вивчення океану Землі, автори статті покладалися на суперкомп’ютери NASA , щоб створити великомасштабні моделі океану Європи. Вони досліджували складність того, як вода циркулює, і як нагрівання та охолодження впливає на цей рух.
Вчені вважають, що внутрішній океан Європи нагрівається знизу через радіоактивний розпад і приливне нагрівання в кам’янистому ядрі Місяця. Як вода, що нагрівається в каструлі на плиті, тепла вода Європи піднімається до вершини океану.
Під час моделювання циркуляція спочатку рухалася вертикально, але обертання Місяця в цілому призвело до того, що вода, що тече, відхилилася в більш горизонтальному напрямку – у течіях схід-захід і захід-схід. Дослідники, враховуючи опір у своїх симуляціях, змогли визначити, що якщо течії досить швидкі, на льоду вище може бути достатній опір, щоб пришвидшити або сповільнити швидкість обертання оболонки. Рівень внутрішнього нагріву – і, отже, схеми циркуляції в океані – може змінюватися з часом, потенційно прискорюючи або сповільнюючи обертання крижаної оболонки над нею.
«Ця робота може бути важливою для розуміння того, як швидкість обертання інших океанських світів могла змінитися з часом», — сказав Хей. «І тепер, коли ми знаємо про потенційний зв’язок внутрішніх океанів із поверхнею цих тіл, ми можемо більше дізнатися про їх геологічну історію, а також про історію Європи».
Детальніше про місію
Головна наукова мета Europa Clipper — визначити, чи є місця під поверхнею крижаного супутника Юпітера, Європи, де може бути життя. Три основні наукові цілі місії полягають у тому, щоб зрозуміти природу крижаного панцира та океану під ним, а також їхній склад та геологію. Детальне дослідження Європи під час місії допоможе вченим краще зрозуміти астробіологічний потенціал населених світів за межами нашої планети.
Під керівництвом Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені, штат Каліфорнія, JPL очолює розробку місії Europa Clipper у партнерстві з Лабораторією прикладної фізики Джона Хопкінса (APL) у Лорелі, штат Меріленд, для Директорату наукових місій NASA у Вашингтоні. APL розробила основний корпус космічного корабля у співпраці з JPL і Центром космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд. Офіс програми планетних місій у Центрі космічних польотів імені Маршалла НАСА в Хантсвіллі, штат Алабама, здійснює управління програмою місії Europa Clipper.