Юнона измеряет производство кислорода на Европе

Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Image processing: Kevin M. Gill CC BY 3.0

Фото ледяного спутника Юпитера Европы было получено камерой JunoCam на борту космического аппарата NASA «Юнона» во время близкого пролета 29 сентября 2022 года.

Лаборатория Реактивного Движения, NASA, 4 марта 2024 года

Ледяной спутник Юпитера генерирует 1000 тонн кислорода каждые 24 часа — достаточно, чтобы обеспечить дыхание миллиона людей в течение дня.

Ученые миссии NASA к Юпитеру "Юнона" рассчитали, что скорость производства кислорода на спутнике Юпитера Европе значительно ниже, чем в большинстве предыдущих исследований. Опубликованные 4 марта в журнале Nature Astronomy результаты были получены путем измерения выделения водорода с поверхности ледяного спутника с использованием данных, собранных прибором Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) космического аппарата.

Авторы статьи оценивают количество произведенного кислорода примерно в 26 фунтов каждую секунду (12 килограммов в секунду). Предыдущие оценки варьируются от нескольких фунтов до более 2000 фунтов в секунду (более 1000 килограммов в секунду). Ученые считают, что часть произведенного таким образом кислорода может проникнуть в подповерхностный океан спутника как возможный источник метаболической энергии.

С экваториальным диаметром в 1940 миль (3100 километров) Европа является четвертым по величине из 95 известных спутников Юпитера и самым маленьким из четырех галилеевых спутников. Ученые полагают, что под его ледяной корой скрывается обширный внутренний океан соленой воды, и они заинтересованы в наличии условий, поддерживающих жизнь под поверхностью.

NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU

На этой иллюстрации показано, как заряженные частицы от Юпитера попадают на поверхность Европы, расщепляя замороженные молекулы воды на кислород и водород. Ученые полагают, что эти газы могут мигрировать к подповерхностному океану спутника, как показано на вставке.

Особое внимание астробиологов привлекает не только вода: важную роль в биологических возможностях играет также расположение спутника Юпитера - прямо посреди радиационных поясов газового гиганта. Ионизированные частицы от Юпитера бомбардируют ледяную поверхность, расщепляя молекулы воды на две части и генерируя кислород, который может попасть в океан спутника.

"Европа похожа на ледяной шар, медленно теряющий свою воду в течении ручья. Однако в данном случае ручей представляет собой поток ионизированных частиц, уносимых вокруг Юпитера его исключительным магнитным полем," сказал ученый JADE Джейми Сзалай из Принстонского университета в Нью-Джерси. "Когда эти ионизированные частицы сталкиваются с Европой, они расщепляют молекулу воды на поверхности на водород и кислород. В некотором смысле, весь ледяной покров непрерывно размывается волнами заряженных частиц, накатывающих на него".

Фиксация бомбардировки

Когда "Юнона" пролетела на расстоянии 220 миль (354 километров) от Европы в 14:36 по тихоокеанскому времени 29 сентября 2022 года, JADE идентифицировал и измерил ионы водорода и кислорода, которые были созданы бомбардирующими заряженными частицами, а затем "подхвачены" магнитным полем Юпитера при его прохождении мимо спутника.

"Когда миссия NASA 'Галилей' пролетала мимо Европы, она открыла нам глаза на сложное и динамичное взаимодействие Европы с окружающей ее средой. 'Юнона' принесла новую возможность напрямую измерить состав заряженных частиц, высвобождаемых из атмосферы Европы, и мы не могли дождаться, чтобы заглянуть за кулисы этого захватывающего водного мира," сказал Сзалай. "Но то, что мы не осознавали, так это то, что наблюдения 'Юнона' дадут нам такое точное ограничение на количество кислорода, производимого в ледяном покрове Европы".

"Юнона" несет 11 передовых научных инструментов, предназначенных для изучения системы Юпитера, включая девять датчиков заряженных частиц и электромагнитных волн для изучения магнитосферы Юпитера.

"Наша способность пролетать близко к галилейским спутникам во время нашей расширенной миссии позволила нам начать решать широкий спектр научных задач, включая некоторые уникальные возможности для вклада в исследование пригодности Европы для жизни," сказал Скотт Болтон, главный исследователь "Юнона" из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио. "И это еще не все. Нас ждут еще пролеты мимо лун и первое исследование ближнего кольца и полярной атмосферы Юпитера."

Производство кислорода - один из многих аспектов, которые миссия NASA "Europa Clipper" будет исследовать, когда она прибудет к Юпитеру в 2030 году. Миссия оснащена сложным набором из девяти научных инструментов, чтобы определить, имеет ли Европа условия, пригодные для жизни.

Теперь Болтон и остальная команда миссии "Юнона" нацеливаются на другой мир Юпитера - Ио, луну, усеянную вулканами. 9 апреля космический аппарат приблизится на расстояние около 10 250 миль (16 500 километров) к ее поверхности. Полученные "Юноной" данные дополнят результаты прошлых пролетов мимо Ио, включая два крайне близких подхода на расстоянии около 932 миль (1 500 километров) 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года.