Чотири найбільші місяці Юпітера - ака. Галілейські Місяці, що складаються з Іо, Європи, Ганімеда та Каллісто, - ніщо, як не захоплююче. Сюди можна віднести можливість внутрішніх океанів, наявність атмосфери, вулканічну активність, людина має магнітосферу (Ганімед) і, можливо, має більше води, ніж навіть Земля.
Але, мабуть, найчарівніший з Галілейських Лун - Європа: шостий найближчий Місяць до Юпітера, найменший з чотирьох і шостий за величиною Місяць у Сонячній системі. Окрім того, що має крижану поверхню та можливий інтер’єр з теплою водою, цей місяць вважається одним із найімовірніших кандидатів у життя життя поза Землею.
Відкриття та ім'я:
Європу разом з Іо, Ганімедом і Каллісто були відкриті Галілео Галілеєм у січні 1610 року, використовуючи телескоп його власної конструкції. У той час він неправильно сприйняв ці чотири світяться об'єкти за «нерухомими зірками», але постійні спостереження показали, що вони орбітували Юпітера таким чином, що можна було пояснити лише існуванням супутників.
Як і всі галілейські супутники, Європа була названа на честь коханця Зевса, грецького еквівалента Юпітеру. Європа була фінікійською знатницею і дочкою тирського царя, який згодом став коханцем Зевса і королеви Криту. Схему називання запропонував Саймон Маріус - німецький астроном, який, як вважається, відкрив чотири супутники самостійно, - який, у свою чергу, приписував цю пропозицію Йоганнесу Кеплеру.
Ці імена спочатку не були популярними, і Галілей відмовився від їх використання, вибравши натомість схему іменування Юпітера I - IV, оскільки Європа була Юпітером II, оскільки, як вважалося, він є другим найближчим до Юпітера. Однак до середини 20 століття імена, запропоновані Маріусом, були відроджені та увійшли до загального користування.
Відкриття Амальтеї в 1892 році, яка на орбіті лежить ближче до Юпітера, ніж Галілея, підштовхнула Європу до третьої позиції. З Вояджер зонди, ще три внутрішні супутники були виявлені навколо Юпітера в 1979 році. З цього часу. Європу визнали шостим супутником за віддаленістю від Юпітера.
Розмір, маса та орбіта:
З середнім радіусом близько 1560 км і масою 4,7998 × 1022 кг, Європа на 0,245 розміру Земля і в 0,008 рази масивніша. Він також трохи менший від Місяця Землі, що робить його шостим за величиною Місяцем і п’ятнадцятим найбільшим об’єктом Сонячної системи. Його орбіта майже кругла, з ексцентриситетом 0,09 і лежить на середній відстані 670 900 км від Юпітера - 664,862 км в Періапсісі (тобто, коли вона найближча), і 676,938 км на Апоапсісі (найдалі).
Як і його супутники-галілеяни, Європа пристосована до Юпітера, одна півкуля Європи постійно спрямована до газового гіганта. Однак інші дослідження говорять про те, що блокування припливів може бути не повним, оскільки може бути несинхронне обертання.
В основному це означає, що Європа могла крутитися швидше, ніж вона обертала Юпітер (або це робилося в минулому) через асиметрію внутрішнього розповсюдження маси, де скелястий інтер'єр крутиться повільніше, ніж його крижана кора. Ця теорія підтримує думку про те, що в Європі може бути рідкий океан, що відокремлює земну кору від ядра.
Європі знадобиться 3,55 земних днів, щоб виконати єдину орбіту навколо Юпітера, і вона завжди нахилена до екватора Юпітера (0,470 °) та до екліптики (1,779 °). Європа також підтримує орбітальний резонанс 2: 1 з Іо, орбітуючи один раз навколо Юпітера на кожні дві орбіти найпотаємнішої Галілеї. Поза ним Ганімед підтримує резонанс 4: 1 з Іо, орбітуючи один раз навколо Юпітера за кожні два обертання Європи.
Цей незначний ексцентриситет орбіти Європи, підтримуваний гравітаційними порушеннями з боку інших галілеїв, змушує позицію Європи трохи коливатися. Із наближенням до Юпітера гравітаційне притягнення Юпітера зростає, що призводить до того, що Європа подовжується до неї та віддаляється від неї. Коли Європа віддаляється від Юпітера, гравітаційна сила зменшується, що призводить до того, що Європа розслабиться назад у більш сферичну форму і створить припливи в своєму океані.
Орбітальний ексцентриситет Європи також постійно накачується його орбітальним резонансом з Іо. Таким чином, припливне згинання розминає внутрішню частину Європи і надає їй джерело тепла, можливо, дозволяючи її океану залишатися рідким під час руху підземних геологічних процесів. Кінцевим джерелом цієї енергії є обертання Юпітера, яке постукує Іо через припливи, які воно піднімає на Юпітера, і передається в Європу та Ганімед за допомогою орбітального резонансу.
Особливості складу та поверхні:
З середньою щільністю 3,013 ± 0,005 г / см3, Європа значно менш щільна, ніж будь-які інші Галілейські місяці. Тим не менш, щільність вказує на те, що за складом він схожий на більшість лун зовнішньої Сонячної системи, розрізняючи внутрішню породу, складену з силікатної породи, та можливе залізне ядро.
Над цим скелястим інтер'єром знаходиться шар водяного льоду, який, за оцінками, товщиною близько 100 км. Цей шар, ймовірно, диференційований між замерзлою верхньою корою та аликвоїдним водним океаном внизу. Якщо цей океан присутній, швидше за все, це теплий, солоний океан, який містить органічні молекули, кисень і нагрівається геологічно активним ядром Європи.
За своєю поверхнею Європа є одним з найгладніших об’єктів Сонячної системи, з якими можна говорити дуже мало масштабних особливостей (тобто гір та кратерів). Це багато в чому пов’язано з тим, що поверхня Європи є тектонічно активною і молодою, а ендогенне розростання призводить до періодичних оновлень. Виходячи з оцінок частоти бомбардування комет, поверхня вважається приблизно від 20 до 180 мільйонів років.
Однак, у менших масштабах, екватор Європи був теоретично покритий 10-метровими крижаними шипами під назвою пенітенти, які викликані впливом прямого сонячного світла на екватор, що тане вертикальні тріщини. Видатні знаки, що перетинають Європу (наз lineae) є ще однією основною особливістю, яку, як вважають, мають переважно албедо.
Більш широкі смуги мають більше 20 км (12 миль) поперек, часто з темними, розсіяними зовнішніми краями, регулярними смугами та центральною смугою легшого матеріалу. Найбільш вірогідна гіпотеза стверджує, що ці родовища, можливо, були утворені серією вивержень теплого льоду, коли кора Європа розповсюдилася, щоб відкрити під собою тепліші шари - подібно до того, що відбувається в океанічних хребтах Землі.
Інша можливість полягає в тому, що крижана кора обертається трохи швидше, ніж її внутрішня частина, ефект, який можливий завдяки підземному океану, що відокремлює поверхню Європи від її скелястої мантії, і впливу тяжкості Юпітера на зовнішню кригу Європи. У поєднанні з фотографічними доказами, що дозволяють припустити зменшення на поверхні Європи, це може означати, що крижаний зовнішній шар Європи поводиться як тектонічні плити тут на Землі.
До інших особливостей відносяться кругові та еліптичні сочевиця (Лат. «Веснянки»), що позначають безліч куполів, ям та темних плям гладкої або шорсткої текстури, що пронизують поверхню. Вершини купола мають вигляд шматочків старих рівнин навколо них, що дозволяє припустити, що куполи утворилися, коли рівнини були висунуті знизу.
Однією з гіпотез цих властивостей є те, що вони є результатом протікання теплого льоду через зовнішній крижаний шар, так само, як камери магми пробиваються через земну кору. Гладкі риси можуть формуватися від талої води, що надходить на поверхню, тоді як шорсткі текстури - результат невеликих фрагментів більш темного матеріалу. Ще одне пояснення полягає в тому, що ці особливості сидять біля величезних озер рідкої води, укладених у земну кору - відмінні від внутрішнього океану.
Починаючи з Вояджер Місії пролетіли повз Європу в 1979 році, вченим також було відомо про безліч стейок червонувато-коричневого матеріалу, що наносять ламання і інші геологічно юнацькі особливості на поверхні Європи. Спектрографічні дані свідчать, що ці смуги та інші подібні особливості багаті солями (такими як сульфат магнію або гідрат сірчаної кислоти) і осідають шляхом випаровування води, що вийшла зсередини.
Крижана кірка Європи дає їй альбедо (світловідбивальна здатність) 0,64, один з найвищих з усіх лун. Рівень випромінювання на поверхні еквівалентний дозі близько 5400 мЗв (540 відс.) На добу, кількість, яка може спричинити тяжкі захворювання або смерть у людей, що зазнали впливу одного дня. Температура поверхні близько 110 K (-160 ° C; -260 ° F) на екваторі та 50 K (-220 ° C; -370 ° F) на полюсах, що зберігає крижану кірку Європи такою ж міцною, як граніт.
Підземний океан:
Науковий консенсус полягає в тому, що під поверхнею Європи існує шар рідкої води, а тепло від припливного згинання дозволяє підземному океану залишатися рідким. Наявність цього океану підтверджується безліччю свідчень, першою з яких є моделі, коли внутрішнє нагрівання викликано припливним згинанням завдяки взаємодії Європи з магнітним полем Юпітера та іншими місяцями.
The Вояджер і Галілей Місії також містили вказівки внутрішнього океану, оскільки обидва зонди надавали зображення так званих "місцевостей хаосу", які, як вважали, є результатом танення підземного океану через крижану кору. Відповідно до цієї моделі «тонкого льоду», крижана оболонка Європи може бути товщиною лише кілька кілометрів або товстою 200 метрів, що означатиме, що регулярний контакт між внутрішньою рідиною та поверхнею може відбуватися через відкриті гребені .
Однак ця інтерпретація є суперечливою, оскільки більшість геологів, які вивчали Європу, були прихильниками моделі "густого льоду", де океан рідко (якщо взагалі колись) взаємодіяв з поверхнею. Найкращим доказом цієї моделі є дослідження великих кратерів Європи, найбільші з яких оточені концентричними кільцями і, здається, наповнені відносно плоским свіжим льодом.
Виходячи з цього та на розрахунковій кількості тепла, що виробляється припливами Європану, підраховано, що зовнішня кора твердого льоду має товщину приблизно 10–30 км (6–19 миль), включаючи пластичний «теплий лід» шар, який міг би означають, що рідкий океан під ним може бути глибиною приблизно 100 км (60 миль).
Це призвело до об'ємних оцінок океанів Європи, що досягають 3 × 1018 м3 - або три квадрильйони кубічних кілометрів; 719,7 трлн кубічних миль. Це трохи більше, ніж удвічі більше, ніж удвічі більший об'єм всього океану Землі.
Подальші докази надводного океану були надані в Галілей орбітальний апарат, який визначив, що у Європи слабкий магнітний момент, який індукується різною частиною магнітного поля Джовіана. Сила поля, створена цим магнітним моментом, становить приблизно одну шосту силу поля Ганімеда і в шість разів перевищує значення Каллісто. Існування індукованого моменту вимагає шару високопровідного матеріалу у внутрішніх приміщеннях Європи, і найбільш правдоподібним поясненням є великий підземний океан рідкої солоної води.
У Європі також можуть виникати періодично затоплені води, які руйнують поверхню і досягають у висоту до 200 км (120 миль), що більше у 20 разів перевищує висоту гори. Еверест. Ці шлейфи з’являються, коли Європа знаходиться в її найближчій точці від Юпітера, і їх не видно, коли Європа знаходиться в найближчій точці до Юпітера.
Єдиний Місяць у Сонячній системі, що демонструє подібні види водяної пари, - це Енцелад, хоча розрахунковий показник виверження в Європі становить близько 7000 кг / с порівняно з приблизно 200 кг / с для Енцеладуса.
Атмосфера:
У 1995 році Галілей Місія виявила, що в Європі є тонка атмосфера, що складається здебільшого з молекулярного кисню (O2). Поверхневий тиск атмосфери Європи - 0,1 мікро Паскаль, або 10-12 часів Землі. Існування малорухливої іоносфери (верхнього атмосферного шару заряджених частинок) було підтверджено в 1997 році Галілей, які, здавалося, створені сонячним випромінюванням та енергетичними частинками з магнітосфери Юпітера.
На відміну від кисню в атмосфері Землі, Європа не має біологічного походження. Натомість він утворюється за допомогою процесу радіолізу, де ультрафіолетове випромінювання з магнітосфери Джовіана стикається з крижаною поверхнею, розщеплюючи воду на кисень та водень. Це ж випромінювання також створює колізійні викиди цих продуктів з поверхні, і баланс цих двох процесів утворює атмосферу.
Спостереження на поверхні показали, що частина молекулярного кисню, що утворюється при радіолізі, не викидається з поверхні, а затримується через його масу та гравітацію планети. Оскільки поверхня може взаємодіяти з підземним океаном, цей молекулярний кисень може пробитися до океану, де він може допомогти в біологічних процесах.
Водневі, тим часом, не вистачає маси, необхідної для утримання в складі атмосфери, і більшість втрачається в космосі. Цей викид водню разом із викидними частинами атомного та молекулярного кисню утворює газовий торус поблизу орбіти Європи навколо Юпітера.
Цю "нейтральну хмару" виявили обидва Кассіні і Галілей космічний апарат і має більший вміст (кількість атомів і молекул), ніж нейтральна хмара, що оточує внутрішній місяць Юпітера Іо. Моделі передбачають, що майже кожен атом або молекула в торі Європи з часом іонізується, що забезпечує джерело магнітосферної плазми Юпітера.
Дослідження:
Розвідка Європи розпочалася з літаючих літаків Юпітера Піонер 10 і 11 космічні кораблі у 1973 та 1974 роках відповідно. Перші фотографії крупним планом мали низьку роздільну здатність порівняно з пізнішими місіями. Два Вояджер зонди подорожували через систему Джовіана в 1979 році, надаючи більш детальні зображення крижаної поверхні Європи. Ці зображення призвели до того, що багато вчених міркували про можливість рідкого океану під ним.
У 1995 році космічний зонд "Галілео" розпочав свою восьмирічну місію, яка побачила б його на орбіті Юпітера і забезпечить найбільш детальне обстеження Галілейських супут на сьогодні. До неї входили Місія Європи "Галілео" і Місія тисячоліття Галілео, який виконував численні тісні літаки Європи. Це були останні місії до Європи, виконані будь-яким космічним агентством на сьогоднішній день.
Однак здогадки про внутрішній океан та можливість знайти позаземне життя забезпечили високу популярність Європі та призвели до стійкого лобіювання майбутніх місій. Цілі цих місій варіюються від вивчення хімічного складу Європи до пошуку позаземного життя в його гіпотезованих підземних океанах.
У 2011 році місія Європи була рекомендована американським Декадальним опитуванням про планетарні науки США. У відповідь НАСА замовила дослідження з вивчення можливості приземлення Європи у 2012 році, разом з концепціями для прольоту Європи та орбіти Європи. Елемент орбітального елемента сконцентрований на науці "океан", тоді як багаторазовий елемент сконцентрований на хімії та енергетиці.
13 січня 2014 року Комітет з питань домогосподарств Палати оголосив про новий двосторонній законопроект, який передбачає фінансування на суму 80 мільйонів доларів на продовження досліджень концепції місії Європи. У липні 2013 року Лабораторія реактивного руху та прикладної фізики НАСА представила оновлену концепцію пролітної місії "Європа" Europa Clipper).
У травні 2015 року НАСА офіційно оголосила, що прийняла Europa Clipper місії та розкрив інструменти, якими він буде користуватися. До них можна віднести радіолокаційний радіолокатор, короткохвильовий інфрачервоний спектрометр, топографічний датчик та іонно-нейтральний мас-спектрометр.
Метою місії буде дослідити Європу з метою дослідження її житлової площі та вибору ділянок для майбутньої земельної ділянки. Він би не орбітав Європу, а натомість орбітував Юпітер і проводив 45 мальовницьких літаків Європи під час місії.
Плани місії в Європі також містили деталі про можливе Orbiter Європи, робототехнічним космічним зондом, метою якого було б охарактеризувати масштаб океану та його відношення до глибшого внутрішнього простору. Навантаження на інструмент для цієї місії включатиме радіосистему, лазерний висотомір, магнітометр, зонд Лангмюра та камеру картування.
Були також розроблені плани щодо потенціалу Europa Lander, робототехнічний засіб, подібний до Вікінг, Марс-Патфіндер, Дух, Можливість і Цікавість ровери, які досліджують Марс вже кілька десятиліть. Як і його попередники, Europa Lander буде досліджувати придатність Європи та оцінювати її астробіологічний потенціал, підтверджуючи існування та визначаючи характеристики води всередині і нижче крижаної оболонки Європи.
У 2012 році Провідник Юпітера Крижаний Місяць Концепція (JUICE) була обрана Європейським космічним агентством (ESA) як запланована місія. Ця місія включала б декілька літаючих літ Європи, але більш орієнтована на Ганімеда. Багато інших пропозицій були розглянуті та відкладені через проблеми бюджетів та зміни пріоритетів (наприклад, вивчення Марса). Однак постійний попит на майбутні місії є вказівкою того, наскільки прибуткова астрономічна спільнота вважає дослідження Європи.
Житло:
Європа стала одним з найкращих місць у Сонячній системі з точки зору її потенціалу для прийому житла. Життя могло б існувати в його підледеному океані, можливо, існуючи в оточенні, схожому на глибокоокеанські гідротермальні отвори.
12 травня 2015 року NASA оголосила, що морська сіль із підземного океану, ймовірно, покриває деякі геологічні особливості Європи, припускаючи, що океан взаємодіє з морським дном. На думку вчених, це може бути важливим при визначенні того, чи може Європа бути придатною для життя, оскільки це означатиме, що внутрішній океан може бути киснем.
Енергія, що надається припливним згинанням, стимулює активні геологічні процеси у внутрішніх приміщеннях Європи. Однак енергія від припливного розгинання ніколи не може підтримувати екосистему в океані Європи настільки велику і різноманітну, як екосистема, заснована на фотосинтезі на поверхні Землі. Натомість життя в Європі, ймовірно, буде згуртоване навколо гідротермальних отворів на дні океану чи нижче океанського дна.
Крім того, він може існувати, чіпляючись за нижню поверхню льодового шару Європи, як водорості та бактерії в полярних регіонах Землі, або вільно плисти в океані Європи. Однак якби океан Європи був занадто холодним, біологічні процеси, подібні до відомих на Землі, не могли б відбутися. Так само, якби воно було занадто солоним, у його оточенні могли виживати лише екстремальні форми життя.
Існують також дані, що підтверджують існування рідких водних озер у крижаній зовнішній оболонці Європи, які відрізняються від рідкого океану, який, як вважається, існує далі вниз. Якщо це буде підтверджено, озера можуть стати ще одним потенційним середовищем існування для життя. Але знову ж таки, це залежало б від їх середньої температури та вмісту солі.
Також є дані, що свідчать про те, що пероксид водню є багатим по всій поверхні Європи. Оскільки перекис водню розпадається на кисень та воду при поєднанні з рідкою водою, вчені стверджують, що це може бути важливим джерелом енергії для простих життєвих форм.
У 2013 році, грунтуючись на даних зонда Galileo, NASA оголосила про виявлення "глини, подібних до мінералів", які часто асоціюються з органічними матеріалами, на поверхні Європи. Наявність цих мінералів, можливо, було наслідком зіткнення з астероїдом чи кометою, за їхніми словами, які, можливо, прийшли навіть із Землі.
Колонізація:
Можливість людської колонізації Європи, яка також включає плани її формування, була досліджена як наукова фантастика, так і наукова робота. Прихильники використання Місяця як місця для поселення людини підкреслюють численні переваги, які має Європа перед іншими позаземними тілами Сонячної системи (наприклад, Марсом).
Головне серед них - наявність води. Хоча доступ до нього буде важким і може зажадати буріння на глибину в кілька кілометрів, велика кількість води на Європі була б користю для колоністів. Окрім забезпечення питною водою, внутрішній океан Європи також може бути використаний для виготовлення дихаючого повітря через процес радіолізу та ракетного палива для додаткових місій.
Наявність цієї води та водяного льоду також вважається причиною терапії планети. Використовуючи ядерні пристрої, комерційні удари або інші засоби для підвищення температури поверхні, лід може бути сублімований і утворювати масивну атмосферу водяної пари. Потім ця пара зазнала б радіолізу внаслідок впливу магнітного поля Юпітера, перетворивши його в кисневий газ (який залишився б близько до планети) та водень, який витік би у космос.
Однак колонізація та / або термоформування Європи також представляє кілька проблем. Перше і головне - це велика кількість випромінювання, що надходить від Юпітера (540 ом), що достатньо для того, щоб вбити людину за один день. Колонії на поверхні Європи повинні були бути широко екрановані або доведеться використовувати крижаний щит як захист, спускаючись під земною корою та живучи в надповерхових місцях існування.
Тоді є низька гравітація Європи - 1,331 м / с або 0,134 рази більше від норми Землі (0,134 г) - також представляє проблеми для врегулювання людей. Ефекти низької тяжкості - це активне поле дослідження, яке базується в основному на тривалому перебуванні космонавтів на низькій орбіті Землі. Симптоми тривалого впливу мікрогравітації включають втрату щільності кісток, атрофію м’язів та ослаблену імунну систему.
Ефективні контрзаходи щодо негативного впливу низької тяжкості добре встановлені, включаючи агресивний режим щоденних фізичних вправ. Однак це дослідження проводилося в умовах нульової гравітації. Тож вплив зменшеного тяжкості на постійних мешканців, не кажучи вже про розвиток внутрішньоутробної тканини та розвиток дітей для колоністів, народжених на Європі, наразі невідомий.
Також припускається, що на Європі можуть існувати чужорідні організми, можливо, у воді, що лежить під крижаною оболонкою Місяця. Якщо це правда, людські колоністи можуть вступити в конфлікт із шкідливими мікробами або агресивними формами власного життя. Нестабільна поверхня може представляти ще одну проблему. Зважаючи на те, що поверхневий лід піддається регулярним потокам та ендогенному виродженню, стихійні лиха можуть бути звичайним явищем.
У 1997 році проект "Артеміда" - приватне космічне підприємство, яке підтримує постійну присутність на Місяці - також оголосив про плани колонізації Європи. Відповідно до цього плану, дослідники спочатку встановлять невелику основу на поверхні, а потім спустяться в крижану криху Європану для створення підземної колонії, захищеної від радіації. Поки що ця компанія не зустріла жодного успіху в жодному із підприємств.
У 2013 році команда архітекторів, дизайнерів, колишніх фахівців NASA та знаменитостей (таких як Жак Кусто) зібралася, щоб сформувати Objective Europa. За концепцією, подібною до Mars One, ця організація, що користується багатолюдним сподіванням, сподівається набрати необхідну експертизу, щоб зібрати гроші, необхідні для влаштування однобічної місії до місяця Джовіана та створення колонії.
Завдання Європи розпочало Перший етап своєї діяльності - «теоретичну фазу досліджень та концепцій» - у вересні 2013 року. Якщо і коли цей етап буде завершений, вони розпочнуть наступні етапи - які вимагають детального планування місії, підготовки та відбору екіпажу, та запуск та прибуття самої місії. Їх наміром є все це здійснити і здійснити місію в Європі між 2045 і 2065 роками.
Незалежно від того, чи могли б люди коли-небудь зателефонувати додому Європі, нам очевидно, що там відбувається більше, ніж це може запропонувати зовнішній вигляд. У найближчі десятиліття ми, ймовірно, будемо надсилати на планету багато зондів, орбітальних та десантних сподівань, сподіваючись дізнатися, які таємниці в ній є.
І якщо нинішнє бюджетне середовище не підтримує космічні агенції, малоймовірно, що приватні підприємства вступляться, щоб отримати свої перші. За щастя, ми можемо просто виявити, що Земля - не єдине тіло в нашій Сонячній системі, яке здатне підтримувати життя - можливо, навіть у складній формі!
У нас було чимало історій про Європу на космічному журналі, зокрема розповідь про можливу підводну човен, яку можна було б вивчити Європі, та стаття, яка обговорює, чи океан Європи товстий чи тонкий.
Є також статті про Луни Юпітера та Галілейські місяці.
Для отримання додаткової інформації проект Galileo НАСА має чудову інформацію та зображення про Європу.
Ми також записали ціле шоу саме на Юпітері для Астрономічної ролі. Послухайте його тут, Епізод 56: Юпітер та Епізод 57: Місяці Юпітера.
