Объяснение формирования многочисленных структур на Европе повышает шансы на поиск внеземной жизни

Европа — главный кандидат на наличие жизни в нашей Солнечной системе, и её глубокий солёный океан десятилетиями привлекает учёных. Однако он скрыт ледяной оболочкой толщиной в несколько километров, что делает забор проб сложной задачей. Новые данные свидетельствуют, что ледяная оболочка может быть не столько барьером, сколько динамичной системой и потенциально обитаемой средой сама по себе.

Наблюдения с помощью проникающего в лёд радара за формированием структуры «двойного хребта» в Гренландии позволяют предположить, что под похожими, широко распространёнными на поверхности Европы структурами может находиться множество водяных карманов. Результаты, опубликованные в Nature Communications 19 апреля, важны для обнаружения потенциально обитаемых сред в наружных слоях этого спутника Юпитера.

«Поскольку это ближе к поверхности, куда попадают интересные химические вещества из космоса, с других лун и из вулканов Ио, есть вероятность, что у жизни есть шанс, если в оболочке есть карманы с водой», — сказал старший автор исследования Дастин Шрёдер. «Если механизм, который мы наблюдаем в Гренландии, объясняет, как это происходит на Европе, это говорит о том, что вода есть повсюду».

Земной аналог

На Земле исследователи анализируют полярные регионы с помощью аэро-геофизических инструментов, чтобы понять, как рост и сокращение ледяных щитов могут повлиять на повышение уровня моря. Эти исследования часто проводятся на суше, где движение ледяных щитов зависит от сложной гидрологии (подлёдные озёра, поверхностные талые водоёмы, сезонные дренажные каналы), что вносит неопределённость в прогнозы.

Поскольку подповерхностный слой на суше сильно отличается от подповерхностного океана жидкой воды на Европе, соавторы исследования были удивлены, когда во время презентации о Европе заметили, что структуры на ледяной луне чрезвычайно похожи на небольшую особенность на поверхности ледяного щита Гренландии.

«Мы работали над чем-то совершенно другим, связанным с изменением климата, когда увидели эти крошечные двойные хребты и смогли проследить, как они формируются», — сказал Шрёдер.

Дальнейшее изучение показало, что М-образный гребень в Гренландии, известный как двойной хребет, может быть миниатюрной версией самой заметной особенности Европы.

Заметные и распространённые

Двойные хребты на Европе выглядят как dramatic разломы на ледяной поверхности, с гребнями высотой почти 300 метров, разделёнными долинами шириной около 800 метров. Учёные знали об этих структурах с момента фотосъёмки поверхности космическим аппаратом «Галилео» в 1990-х годах, но не могли дать окончательного объяснения их формированию.

Анализ данных о высоте поверхности и радарной съёмки льда, собранных с 2015 по 2017 год в рамках операции NASA IceBridge, показал, как двойной хребет в северо-западной Гренландии образовался, когда лёд раскололся вокруг кармана с находящейся под давлением жидкой водой, которая замерзала внутри ледяного щита, заставив два пика подняться в характерной форме.

«В Гренландии этот двойной хребет сформировался в месте, где вода из поверхностных озёр и потоков часто дренируется в приповерхностный слой и замерзает», — сказал ведущий автор Райли Калберг. «Один из способов формирования подобных мелких водяных карманов на Европе — подъём воды из подповерхностного океана в ледяную оболочку через трещины. Это предполагает, что внутри ледяной оболочки может происходить активный обмен».

Накопление сложности

Оболочка Европы, по-видимому, подвергается различным геологическим и гидрологическим процессам, а не ведёт себя как инертный блок льда. Эта идея подтверждается данным и другими исследованиями, включая свидетельства извержения водяных шлейфов на поверхность. Динамичная ледяная оболочка способствует обитаемости, облегчая обмен между подповерхностным океаном и питательными веществами с соседних небесных тел, накопленными на поверхности.

«Люди изучают эти двойные хребты более 20 лет, но это первый раз, когда мы смогли увидеть нечто подобное на Земле», — сказал соавтор Грегор Штайнбрюгге. «Мы делаем гораздо больший шаг к пониманию процессов, которые доминируют в физике и динамике ледяной оболочки Европы».

Соавторы заявили, что их объяснение формирования двойных хребтов настолько сложное, что они не смогли бы его предложить без земного аналога.

«Механизм, который мы предлагаем в этой статье, был бы почти слишком смелым и сложным, чтобы его выдвигать, не увидев, как это происходит в Гренландии», — сказал Шрёдер.

Результаты дают исследователям радарную сигнатуру для быстрого обнаружения этого процесса с помощью радара, проникающего в лёд, который входит в число инструментов, запланированных для исследования Европы из космоса.

«Наша гипотеза — одна из многих, но у нас есть преимущество: её подтверждают наблюдения за формированием похожей структуры на Земле», — сказал Калберг. «Это открывает множество новых возможностей для очень интересных открытий».