Впервые ученые SwRI использовали инструмент Jovian Auroral Distribution Experiment (JADE) для окончательного обнаружения кислорода и водорода в атмосфере одного из крупнейших спутников Юпитера, Европы. Космический корабль НАСА «Юнона», используя инструмент, разработанный SwRI, провел измерения во время облета Европы в 2022 году. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
НАСАКосмический корабль «Юнона» предоставил важные данные о заряженных частицах в атмосфере Европы, раскрывая ее потенциал для поддержания жизни. Это исследование, включающее измерения содержания кислорода и водорода на месте, приносит новое понимание условий окружающей среды Европы и обитаемости ее подземного океана.
Космический корабль НАСА «Юнона» напрямую измерил заряженные молекулы кислорода и водорода в атмосфере одного из ЮпитерСамая большая луна Европы. Согласно новому исследованию, соавтором которого являются ученые SwRI и под руководством Университет ПринстонЭти наблюдения обеспечивают ключевые ограничения на потенциальное насыщение кислородом подземного океана.
«Эти результаты имеют прямое значение для потенциальной обитаемости Европы», — сказал главный исследователь «Юноны» доктор Скотт Болтон из SwRI, соавтор исследования. «Это исследование обеспечивает первое прямое измерение водных компонентов, существующих в атмосфере Европы, на месте, что дает нам узкий диапазон, который может поддерживать обитаемость».
Облет Юноны Европы
В 2022 году «Юнона» завершила облет Европы, приблизившись к Луне на расстояние 352 километров. Прибор Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE), разработанный SwRI на борту «Юноны», обнаружил значительные количества заряженного молекулярного кислорода и водорода, потерянных из атмосферы.
«Впервые мы смогли точно обнаружить водород и кислород с помощью измерений на месте и дополнительно подтвердить, что атмосфера Европы состоит в основном из молекул водорода и кислорода», — сказал научный сотрудник SwRI и соавтор доктор Роберт Эберт. .
На этой иллюстрации показаны заряженные частицы Юпитера, падающие на поверхность Европы, расщепляющие молекулы замороженной воды на молекулы кислорода и водорода. Ученые полагают, что некоторые из этих вновь созданных газов кислорода могут мигрировать в сторону подземного океана Луны, как показано на вставке. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/SWRI/PU.
Считается, что источником этих молекул является водяной лед на поверхности Европы. Безудержное излучение Юпитера разрушает H2Молекулярные связи О, оставляющие после себя кислород и водород. Более тяжелые молекулы кислорода остаются более привязанными к поверхности или приземной атмосфере, в то время как более легкий водород преимущественно уходит в атмосферу и за ее пределы. Кислород, образующийся во льду, либо теряется из атмосферы, либо изолируется на поверхности. Кислород, оставшийся во льдах Европы, может проникнуть в ее подземный океан в качестве возможного источника метаболической энергии.
Производство кислорода в Европе и его последствия
«Ледяной панцирь Европы поглощает радиацию, защищая океан под ней. Это поглощение также производит кислород во льду, поэтому в каком-то смысле ледяной панцирь действует как легкие Европы, обеспечивая потенциальный источник кислорода для океана», — сказал научный сотрудник Принстонского университета доктор Джейми Салай, ведущий автор исследования. «Мы наложили узкие ограничения на общее производство кислорода на Европе, которое в настоящее время составляет около 12 кг в секунду. До Юноны предыдущие оценки варьировались от нескольких кг в секунду до более 1000 кг в секунду. Результаты однозначно показывают, что кислород постоянно вырабатывается на поверхности, лишь немного ниже, чем мы ожидали».
«Мы разработали JADE для измерения заряженных частиц, которые создают полярные сияния Юпитера», — сказал научный сотрудник SwRI и соавтор доктор Фредерик Аллегрини. «Облеты Европы не были частью основной миссии «Юноны». JADE был разработан для работы в среде с высоким уровнем радиации, но не обязательно в среде Европы, которая постоянно подвергается высоким уровням радиации. Тем не менее, инструмент играл прекрасно».
Впервые ученые SwRI использовали инструмент Jovian Auroral Distribution Experiment (JADE) для окончательного обнаружения кислорода и водорода в атмосфере одного из крупнейших спутников Юпитера, Европы. Космический корабль НАСА «Юнона», используя инструмент, разработанный SwRI, провел измерения во время облета Европы в 2022 году. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны.
Новые измерения способствуют лучшему пониманию Европы и ее окружающей среды, открывают двери для новых, более точных моделей. Например, новая оценка исследования того, сколько кислорода производится на поверхности Европы, может послужить основой для будущих исследований, связанных с ее подземным океаном и потенциальной обитаемостью. Поскольку эти наблюдения обеспечивают первые измерения состава заряженных частиц в окрестностях Европы, они открывают важное новое окно в сложное взаимодействие лун с окружающей средой.
«Европа — потрясающий объект, потому что учёные уверены, что внутри неё существует жидкий океан», — сказал Эберт. «Вода важна для существования жизни, и ее можно найти внутри или на объектах с различными характеристиками. Европа — хорошее место для поиска воды в нашей солнечной системе».
Дополнительную информацию об этом исследовании можно найти в разделе «Удивительные данные о кислороде, полученные при близком пролете Европы».
Ссылка: «Производство кислорода в результате диссоциации поверхности воды и льда Европы», Дж. Р. Салай, Ф. Аллегрини, Р. В. Эберт, Ф. Багенал, С. Дж. Болтон, С. Фатеми, Д. Д. МакКомас, А. Понтони, Дж. Саур, Х. Т. Смит, Д.Ф. Стробель, С.Д. Вэнс, А. Форбургер и Р.Дж. Уилсон, 4 марта 2024 г., Природа Астрономия.
DOI: 10.1038/s41550-024-02206-x