Космический аппарат «Юнона», работающий на солнечной энергии, совершил близкий пролет мимо спутника Юпитера Европы в 2022 году, подойдя на расстояние всего 360 километров. Использование микроволнового радиометра MWR позволило ученым измерить температуру льда на разных глубинах и разрешить давний научный спор.
Аппарат NASA «Юнона» измерил толщину ледяной оболочки спутника Юпитера Европы
Специалисты Лаборатории реактивного движения NASA и Юго-западного исследовательского института, анализируя данные зонда «Юнона», впервые точно определили толщину ледяной корки спутника Юпитера. С помощью микроволнового радиометра ученые заглянули под поверхность Европы, установив, что слой льда в изученном регионе составляет около 29 километров.
Спутник Юпитера Европа был сфотографирован камерой JunoCam, установленной на борту космического аппарата NASA Juno, во время близкого пролета миссии 29 сентября 2022 года. На снимках видны трещины, хребты и полосы, пересекающие поверхность луны. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Использование прибора MWR (микроволнового радиометра) для изучения Европы — это уникальный технический маневр. Изначально он создавался для зондирования плотной атмосферы Юпитера, чтобы «видеть» сквозь облака. Однако ученые адаптировали его для твердого тела: лед для микроволн частично прозрачен. Это позволило измерить тепловое излучение, исходящее из глубины, и буквально построить температурный профиль недр спутника без бурения поверхности.
До этого момента существовали лишь теоретические модели, предполагавшие толщину оболочки от нескольких сотен метров до десятков километров. Новые данные подтверждают гипотезу «толстого льда», что существенно меняет наше представление о геологии этого ледяного мира. Наличие такой массивной преграды между поверхностью и подледным океаном ставит перед исследователями вопросы о том, как именно происходит обмен химическими элементами, необходимыми для поддержания жизни. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
На этом художественном изображении показан разрез ледяной оболочки Европы. Данные, использованные для получения новых результатов по толщине и структуре льда, были собраны микроволновым радиометром на борту зонда NASA Juno во время близкого пролета мимо спутника Юпитера 29 сентября 2022 года.
«Оценка в 29 километров относится к холодному, жесткому и электропроводящему внешнему слою оболочки из чистого водяного льда», — пояснил Стив Левин, участник проекта «Юнона» из Лаборатории реактивного движения NASA. По его словам, если под этим слоем находится более теплый конвективный лед, общая толщина щита может быть еще больше.
Изучение структуры этой ледяной брони критически важно для оценки обитаемости океана, скрытого в недрах спутника. Ученые стремятся понять, есть ли там условия для существования микроорганизмов, и новые измерения становятся важным фрагментом этой масштабной головоломки.
Скрытые неоднородности
Иллюстрация зонда NASA Europa Clipper над ледяной луной Юпитера Европой. Юпитер виден справа. Космический аппарат стартовал 14 октября 2024 года и прибудет к Европе в апреле 2030 года.
Анализ радиоволн также выявил наличие так называемых «рассеивателей» внутри ледяного массива. Это небольшие неоднородности — трещины, поры и пустоты размером не более нескольких сантиметров, которые уходят вглубь на сотни метров.
Исследователи полагают, что эти мелкие дефекты не могут служить эффективными каналами для транспортировки кислорода и питательных веществ с поверхности в соленый океан. Тем не менее, полученная детальная картина строения коры дает бесценный контекст для будущих миссий, таких как Europa Clipper и Juice, которые прибудут в систему Юпитера в начале следующего десятилетия для детального поиска признаков жизни.