Европа постоянно светит под действием радиации с Юпитера

Новые лабораторные эксперименты воссоздают окружающую среду Европы и обнаруживают, что ледяная луна светит даже на ночной стороне. Эффект – это больше, чем просто крутой визуальный ряд.

Когда ледяной, заполненный океаном спутник Европа вращается вокруг Юпитера, он выдерживает непрекращающиеся удары радиации. Юпитер днем ​​и ночью наполняет поверхность Европы электронами и другими частицами, окутывая ее высокоэнергетическим излучением. Но поскольку эти частицы ударяют по поверхности Луны, они также могут делать что-то потустороннее: заставляя Европу светиться в темноте.

Европа, спутник Юпитера

Новое исследование, проведенное учеными из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, впервые подробно описывает, как будет выглядеть свечение и что оно может раскрыть о составе льда на поверхности Европы. Различные солевые соединения по-разному реагируют на излучение и излучают свой неповторимый блеск. Невооруженным глазом это свечение будет иногда слегка зеленым, иногда слегка голубым или белым и с разной степенью яркости, в зависимости от материала.

Ученые используют спектрометр, чтобы разделить свет на длины волн и связать отдельные «сигнатуры» или спектры с разными составами льда. Большинство наблюдений с использованием спектрометра на такой луне, как Европа, производятся с использованием отраженного солнечного света на дневной стороне Луны, но эти новые результаты показывают, как Европа будет выглядеть в темноте.

«Мы смогли предсказать, что это ночное сияние льда может предоставить дополнительную информацию о составе поверхности Европы. То, как этот состав меняется, может дать нам ключ к пониманию того, имеются ли на Европе условия, подходящие для жизни», – сказал Мурти Гудипати из JPL, ведущий автор работы, опубликованной в Nature Astronomy.

Это потому, что на Европе находится огромный внутренний океан, который может просачиваться на поверхность через толстую ледяную корку Луны. Анализируя поверхность, ученые могут больше узнать о том, что находится под ней.

Сияющий свет

На основании предыдущих наблюдений ученые пришли к выводу, что поверхность Европы может состоять из смеси льда и общеизвестных на Земле солей, таких как сульфат магния (английская соль) и хлорид натрия (поваренная соль). Новое исследование показывает, что включение этих солей в водяной лед в европейских условиях и облучение его радиацией дает свечение.

Это не было неожиданностью. Легко представить светящуюся облученную поверхность. Ученые знают, что блеск вызван энергичными электронами, проникающими через поверхность и возбуждающими молекулы под ней. Когда эти молекулы расслабляются, они выделяют энергию в виде видимого света.

«Но мы никогда не думали, что увидим то, что в итоге увидим, – отметила Брайана Хендерсон из JPL, соавтор исследования. – Когда мы пробовали новую ледяную композицию, свечение выглядело иначе. И мы все просто смотрели на нее некоторое время, а потом сказали: «Это новое, верно? Это определенно другое свечение?» Поэтому мы направили на него спектрометр, и у каждого типа льда был свой спектр”.

Чтобы изучить лабораторный макет поверхности Европы, команда JPL построила уникальный инструмент под названием Ice Chamber для Испытания высокоэнергетических электронов и радиационной среды Европы (ICE-HEART). Они доставили ICE-HEART на установку для получения высокоэнергетических электронных пучков в Гейтерсбурге, штат Мэриленд, и начали эксперименты, имея ввиду совершенно другое исследование: посмотреть, как органический материал подо льдом Европы будет реагировать на взрывы радиации.

Они не ожидали увидеть изменения в самом свечении, связанные с разными составами льда. Это было, как сказали авторы, интуитивно.

«Наблюдение за рассолом хлорида натрия со значительно более низким уровнем свечения было моментом «ага», который изменил ход исследования», – сказал Фред Бейтман, соавтор статьи.

Он помог провести эксперимент и доставил пучки излучения на образцы льда в Медицинском промышленном радиационном центре Национального института стандартов и технологий в Мэриленде.

Луна, которая видна в темном небе, может показаться нетипичной; мы видим нашу собственную Луну, потому что она отражает солнечный свет. Но свечение Европы вызвано совершенно другим механизмом, говорят ученые. Представьте себе луну, которая непрерывно светится даже на своей ночной стороне – стороне, обращенной от Солнца.

«Если бы Европа не находилась под этим излучением, она выглядела бы так, как наша луна выглядит для нас – темной на затененной стороне, – сказал Гудипати. – Но поскольку его бомбардирует излучение Юпитера, она светится в темноте».

Планируемая к запуску в середине 2020-х годов, предстоящая флагманская миссия НАСА Europa Clipper будет наблюдать поверхность спутника во время нескольких облетов по орбите Юпитера. Ученые миссии изучают выводы авторов, чтобы оценить, можно ли обнаружить свечение с помощью научных инструментов космического корабля. Возможно, что информация, собранная космическим кораблем, может быть сопоставлена ​​с измерениями в новом исследовании, чтобы идентифицировать соленые компоненты на поверхности Луны или сузить то, чем они могут быть.

«Нечасто вы в лаборатории и говорите: «Мы можем найти это, когда доберемся туда», – заметил Гудипати. – Обычно бывает наоборот – вы идете туда, находите что-то и пытаетесь объяснить это в лаборатории. Но наше предсказание восходит к простому наблюдению, и в этом и состоит наука».

Такие миссии, как Europa Clipper, помогают вносить свой вклад в область астробиологии, междисциплинарные исследования переменных и условий далеких миров, в которых может быть жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Хотя Europa Clipper не является миссией по обнаружению жизни, она проведет детальную разведку Европы и выяснит, может ли ледяная луна с ее подводным океаном поддерживать жизнь. Понимание пригодности Европы для жизни поможет ученым лучше понять, как развивалась жизнь на Земле, и потенциал для поиска жизни за пределами нашей планеты.

Дивіться огляди:

-->