Внутренности Европы могут быть достаточно горячими для подводных вулканов

Новое исследование и компьютерное моделирование показывают, что вулканическая активность могла происходить на дне океана спутника Юпитера Европы в недавнем прошлом — и может продолжаться до сих пор. Предстоящая миссия NASA Europa Clipper, запуск которой намечен на 2024 год, приблизится к ледяной луне и соберет измерения, которые могут пролить свет на новые выводы.

Ученые имеют веские доказательства, что под ледяной корой Европы скрывается огромный океан. Новая работа показывает, как у спутника может быть достаточно внутреннего тепла для частичного плавления каменного слоя под океаном — процесс, который может питать вулканы на его дне. Недавнее 3D-моделирование генерации и переноса этого внутреннего тепла стало самым детальным и тщательным исследованием его влияния на луну.

Ключ к разогреву каменной мантии Европы лежит в мощном гравитационном воздействии Юпитера. При обращении вокруг газового гиганта недра ледяной луны изгибаются. Эти деформации передают энергию в недра, которая затем выделяется в виде тепла. Чем сильнее изгибаются недра, тем больше тепла генерируется.

Исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, детально моделирует, как каменная часть Европы может деформироваться и нагреваться под действием гравитации Юпитера. Оно показывает, где тепло рассеивается и как плавит каменную мантию, повышая вероятность существования вулканов на морском дне.

Под руководством Марии Бегуновой из Карлова университета (Чехия) авторы также предсказали, что вулканическая активность, скорее всего, происходит вблизи полюсов Европы — на широтах, где генерируется больше всего тепла. Они также изучили, как эта активность могла развиваться со временем. Долгоживущие источники энергии дают больше возможностей для потенциального развития жизни.

Подводные вулканы, если они есть, могут питать гидротермальные системы, подобные тем, что поддерживают жизнь на дне земных океанов. На Земле взаимодействие морской воды с горячей магмой приводит к появлению химической энергии. Именно эта химическая энергия, а не солнечный свет, помогает поддерживать жизнь в глубинах наших океанов. Вулканическая активность на дне Европы могла бы стать одним из способов поддержания потенциально обитаемой среды в ее океане.

«Наши выводы предоставляют дополнительные доказательства того, что подповерхностный океан Европы может быть средой, подходящей для возникновения жизни», — сказала Бегунова. — «Европа — одно из редких планетарных тел, которое могло поддерживать вулканическую активность в течение миллиардов лет, и, возможно, единственное за пределами Земли, имеющее большие водные резервуары и долгоживущий источник энергии».

Прямые наблюдения

Ученые NASA получат возможность проверить новые предсказания, когда Europa Clipper достигнет цели в 2030 году. Среди собираемых научных данных аппарат детально картографирует поверхность и исследует состав тонкой атмосферы спутника.

Наблюдения за поверхностью и атмосферой дадут ученым шанс узнать больше о внутреннем океане луны, если вода просачивается сквозь ледяную кору. Ученые полагают, что обмен материалом между океаном и корой оставит следы морской воды на поверхности, а также может приводить к выбросам газа и, возможно, даже шлейфов водяного пара, содержащих материалы со дна океана.

Измерения гравитации и магнитного поля Европы, особенно аномалии в районе полюсов, могут помочь подтвердить вулканическую активность, предсказанную новым исследованием.

«Перспектива горячих каменных недр и вулканов на дне океана Европы увеличивает шансы на то, что ее океан может быть обитаемой средой», — сказал научный руководитель проекта Europa Clipper Роберт Паппалардо из Лаборатории реактивного движения NASA. — «Мы сможем проверить это с помощью запланированных измерений гравитации и состава, и это захватывающая перспектива».

О миссии

Миссии, подобные Europa Clipper, вносят вклад в область астробиологии. Хотя эта миссия не предназначена для поиска жизни, она проведет детальную разведку Европы и исследует, может ли ледяная луна с подповерхностным океаном поддерживать жизнь. Понимание обитаемости Европы поможет ученым лучше понять, как жизнь развивалась на Земле и каков потенциал для ее обнаружения за пределами нашей планеты.