Подземный океан Европы, спутника Юпитера, может быть богат кислородом
Ученые считают, что ледяные луны внешних частей Солнечной системы, вероятно, содержат океаны под своей ледяной оболочкой. Среди них Европа, одна из лун Юпитера, которая имеет жидкий океан соленой воды под своей ледяной оболочкой и в настоящее время считается одной из лучших надежд на обнаружение инопланетной жизни. Новые исследования показали, что области частичного таяния водяного льда насыщают океаны кислородом, создавая условия для жизни.
Ученые уже нашли в Европе все параметры для развития жизни — воду, кислород и другие элементы, такие как углерод и сера. Кислород образуется в результате реакции между заряженными частицами и молекулами воды на поверхности Европы. Соединение разрывается, водород улетает в космос, а более тяжелый кислород остается на поверхности. Единственная проблема заключается в том, что окружающая ледяная кора составляет 15-25 километров, которая выступает в качестве непроходимого барьера между жидким океаном внизу и кислородом, поглощенным на поверхности.
Как может существовать жизнь на океанских глубинах, если кислород не может туда попасть? Марк Хессе, профессор кафедры геологических наук Техасского университета в Остине и соавтор нового исследования, предполагает, что кислород может попадать в океан в соленой воде. Действительно, некоторые участки водной коры частично растворяются в океанических конвекционных течениях. Эти бассейны соленой воды приводят к образованию «смешанного интенсивного рельефа». Это способствует перемещению соленой воды в океан.
Исследование 2011 года, опубликованное в журнале Nature, уже предполагало существование этих областей смешанного типа, формирующихся над обширными карманами жидкой воды внутри ледяного панциря. Эти смешанные, решетчатые средства являются источником полос, хребтов и трещин, которые проходят вдоль поверхности Европы и покрывают около 25% ее поверхности.
Читайте также: Первые следы океана под поверхностью маленького спутника Мимас
Недавние исследования геофизика Южного института Алиссы Роуз Роден и исследователя Планетарного института Мэтью Э. Уэйкера показали, что Мима может..
В новом исследовании ученые используют компьютерное моделирование, чтобы показать, как богатая кислородом среда развивается в этих нетипичных областях. Подобные исследования напрямую связаны с миссией NASA Europe «Клипер»: в октябре 2024 года она отправит этот прибор на спутник Юпитера. Ученые пытаются изучить все аспекты Европы, чтобы наилучшим образом подготовить ее к будущим миссиям.
Модели, разработанные исследователями, показывают, что соленая вода течет особым образом в виде «пористых волн», которые постепенно движутся сквозь лед. Поры во льду расширяются на некоторое время, позволяя соленой воде проходить через них, а затем снова закрываются. Считается, что этот процесс занимает тысячи лет. Таким образом, около 86% кислорода, поглощенного на поверхности, может быть передано в Европейский океан. Наше исследование делает этот процесс возможным», — говорит Гессе.
Имеющиеся данные показывают, что европейские океаны могут получать большое количество кислорода на протяжении всей истории. По самым оптимистичным оценкам, уровень кислорода в этих океанах может быть таким же, как и в океанах Земли! Исследователи пишут, что. «Основываясь на распределении смешанного постепенного рельефа и возрасте европейской поверхности, мы предполагаем, что дренаж соленой воды может доставлять O2 в океан со скоростью от 2,0 x 106 до 1,3 x 1010 моль/год». говорится в их публикации. Это только укрепляет надежду на обнаружение жизни в этом подповерхностном океане», — сказал Стивен Винсент, исследователь НАСА Reaction и соавтор исследования.
Океан, поддерживаемый в жидком состоянии приливными силами
Сильные приливные зоны действуют на Европу, а также на другие спутники Юпитера. Эллиптические орбиты спутников меняют их расстояние до Юпитера. По мере приближения к Юпитеру гравитационное притяжение усиливается, что приводит к удлинению формы спутника. По мере удаления от планеты гравитационное притяжение уменьшается. В результате Европа приобретает более сферическую форму, создавая баки и приливы в океанах.
Ученые не до конца понимают связь между смешанной релаксацией Европы и переносом кислорода, но считают, что конвективные течения в океанах, вызванные приливными силами, высвобождают и частично расплавляют кислород. Авторы пишут, что. «Предыдущие исследования показали, что приливное нагревание повышает температуру верхней конвективной части ледяного панциря Европы до температуры плавления чистого льда». Присутствие хлорида натрия внутри льда еще больше способствует таянию. Если лед под рассолом сильно тает, теоретически рассол может вытекать в море.
Таким образом, у Европы, похоже, есть все необходимые для жизни ингредиенты — вода, кислород (и другие химические элементы) и энергия. Одна из целей миссии Europa Clipper — повысить уровень кислорода и наличие других молекул, необходимых для жизни. Для этого зонд будет включать не менее 10 научных инструментов, в том числе масс-спектрометр Planetary Exploration / Europa (Maspex), предназначенный для сбора, идентификации и количественной оценки газа, образовавшегося на спутнике.
