Эксперименты могут объяснить загадочное распределение перекиси водорода на Европе
Ученые из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) провели лабораторные эксперименты, чтобы разгадать тайну происхождения замерзшей перекиси водорода (H2O2) на ледяном спутнике Юпитера Европе. Их результаты, опубликованные в июльском выпуске 2025 года журнала Planetary Science Journal, могут помочь объяснить загадочные наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST).
Ученые, изучавшие данные телескопа, заметили повышенный уровень перекиси водорода на Европе в неожиданных областях. Десятилетия лабораторных исследований предполагали, что более высокие концентрации перекиси водорода должны находиться в более холодных полярных регионах, но JWST показал обратное — самые высокие концентрации пероксида были обнаружены в более теплой экваториальной хаотической местности Тары Регио.
Эта загадка вдохновила Берекета Мамо, аспиранта Техасского университета в Сан-Антонио и подрядчика SwRI, подать предложение в NASA о серии экспериментов для расследования. Он получил грант Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology для финансирования исследований в Центре лабораторной астрофизики и космических наук (CLASSE) SwRI.
Мамо и его коллеги отметили, что в хаотических областях с повышенным содержанием перекиси водорода также наблюдался повышенный уровень диоксида углерода (CO2). Ученые полагают, что CO2 может просачиваться через трещины в ледяной коре из предполагаемого подповерхностного жидкого океана.
«Мы смоделировали поверхностную среду Европы внутри вакуумной камеры, осадив водяной лед, смешанный с CO2», — сказал Мамо. — «Затем мы облучили эту ледяную смесь энергичными электронами, чтобы увидеть, как изменится производство пероксида».
Эксперименты SwRI показали, что следовые количества CO2 во льду могут значительно усилить производство перекиси водорода при температурах, характерных для поверхности Европы, что помогает объяснить новые наблюдения JWST.
Доктор Уджавал Раут, руководитель программы в отделе планетологии SwRI и научный руководитель Мамо, отметил, что ключевым фактором их исследований является оценка потенциальной обитаемости Европы. Обнаружение повышенного содержания перекиси водорода в регионе, где есть свидетельства присутствия CO2, хлорида натрия и других интересных соединений, интригует.
По словам Раута, это открытие намекает на химический цикл, в ходе которого материалы, поднимающиеся из подповерхностного океана на ледяную поверхность Европы, облучаются, создавая химический потенциал в форме окислителей, таких как перекись водорода. Такие окислители могут возвращаться обратно в океан в геологических временных масштабах, где они могут реагировать с восстановителями, поступающими со дна Европы, высвобождая химическую энергию, потенциально способную поддерживать жизнь.
«Синтез окислителей, таких как перекись водорода, на поверхности Европы важен с астробиологической точки зрения», — сказал Ричард Картрайт из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса, соавтор статьи. — «Фактически, целая миссия NASA, Europa Clipper, уже направляется в систему Юпитера, чтобы исследовать ледяную луну и помочь нам понять обитаемость Европы».
«Наши эксперименты дают ключи к пониманию наблюдений JWST за Европой и служат прелюдией к предстоящим исследованиям с близкого расстояния космическими аппаратами Europa Clipper и JUICE Европейского космического агентства», — добавил Картрайт.
«Когда у вас есть источник углерода из недр, например, из внутреннего океана, как на Европе, и вы сочетаете его с энергией, поступающей из магнитосферы, это производит новые соединения на поверхности, включая перекись водорода и другие органические соединения, которые накапливают химическую энергию», — говорит доктор Бен Теолис, планетолог из SwRI и еще один соавтор статьи.
«Химическая энергия важна, потому что это необходимый ингредиент для темных обитаемых океанических миров, куда не проникает солнечный свет».
Эти результаты дают правдоподобное объяснение загадочному распределению перекиси водорода на Европе. Они также имеют значение для понимания ее существования на других ледяных телах, таких как спутник Юпитера Ганимед и спутник Плутона Харон, где она была обнаружена вместе с CO2.