Euroopassa | |
---|---|
Satelliitti | |
Eurooppa luonnollisissa väreissä (kuva " Galileo ") | |
Muut nimet | Jupiter II |
Löytö [1] | |
Löytäjä | Galileo Galilei |
Löytöpaikka | Padovan yliopisto , Italia |
avauspäivämäärä | 8. tammikuuta 1610 |
Rataominaisuudet [2] | |
Periovy | 664 792 km |
Apoiovy | 677 408 km |
Pääakseli ( a ) | 671 100 km |
Orbitaalin epäkeskisyys ( e ) | 0,0094 |
sideerinen ajanjakso | 3551 Maan päivää |
Kiertonopeus ( v ) | 13,740 km/s |
Kaltevuus ( i ) | 0,466° Jupiterin päiväntasaajalle; 1,79° ekliptiikkaan nähden |
Kenen satelliitti | Jupiter |
Fyysiset ominaisuudet [2] [3] | |
Keskisäde | 1560,8±0,5 km |
Suuri ympyrän ympärysmitta | 9807±3 km |
Pinta-ala ( S ) | 30,61 miljoonaa km² |
Volyymi ( V ) | 15,93 miljardia km³ |
Massa ( m ) | 4,8017⋅10 22 kg [4] |
Keskimääräinen tiheys ( ρ ) | 3,014 ± 0,05 g/cm³ [4] |
Painovoiman kiihtyvyys päiväntasaajalla ( g ) | 1,315 m/s² |
Toinen pakonopeus ( v 2 ) | 2,026 km/s |
Kiertojakso ( T ) | synkronoitu (käännetty toiselta puolelta Jupiteriin) |
Akselin kallistus | luultavasti noin 0,1° [5] |
Albedo |
0,67±0,03 ( geometrinen ) |
Näennäinen suuruus |
5,29±0,02 m ( vastakohta ) |
Lämpötila | |
Pinnalla |
50 K (navoilla) - 110 K (päiväntasaajalla) [4] |
Tunnelma | |
Ilmakehän paine | 0,1 µPa tai 10–12 atm [ 6] |
Yhdiste: happi | |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa | |
Tietoja Wikidatasta ? |
Eurooppa ( muinaiseksi kreikaksi Ἐυρώπη ) tai Jupiter II , on Jupiterin kuudes satelliitti , pienin neljästä Galilean satelliitista . Löysi vuonna 1610 Galileo Galilei [1] ja luultavasti Simon Marius samaan aikaan. Vuosisatojen aikana Euroopasta tehtiin yhä kattavampia havaintoja kaukoputkien avulla ja 1900-luvun 70-luvulta lähtien lähellä lentävien avaruusalusten avulla.
Kokoltaan kuuta pienempi . Europa koostuu pääasiassa silikaattikivistä ja sen keskellä on rautaydin . Pinta on tehty jäästä ja on yksi aurinkokunnan tasaisimmista; siinä on hyvin vähän kraattereita , mutta paljon halkeamia. Helposti havaittava pinnan nuoruus ja sileys johtivat hypoteesiin, että sen alla on vesivaltameri , jossa mikroskooppisen elämän esiintyminen ei ole poissuljettua [7] . Se ei todennäköisesti jäädy vuorovesivoimien takia , joiden säännölliset muutokset aiheuttavat satelliitin muodonmuutoksen ja sen seurauksena sen sisäpuolen lämmittämisen. Tämä on myös syy Euroopan endogeeniseen geologiseen toimintaan, joka muistuttaa levytektoniikkaa [8] . Satelliitissa on erittäin harvinainen ilmakehä, joka koostuu pääasiassa hapesta .
Europan mielenkiintoiset ominaisuudet, erityisesti mahdollisuus havaita maan ulkopuolista elämää, ovat johtaneet useisiin satelliittitutkimuksen ehdotuksiin [9] [10] . Vuonna 1989 alkanut Galileo -avaruusalusoperaatio on toimittanut suurimman osan nykyisestä Europa-tiedosta. NASA:n vuoden 2016 budjetissa varattiin varoja automaattisen planeettojenvälisen aseman Europa Clipperin kehittämiseen , joka on suunniteltu tutkimaan Europan asumiskelpoisuutta, laukaisu tapahtuu todennäköisimmin 2020-luvun puolivälissä [11] [12] . Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) on tarkoitus laukaista vuonna 2022 [13] tutkimaan Jupiterin jäisiä kuita .
Yhdessä Jupiterin kolmen muun suurimman kuun ( Io , Ganymede ja Callisto ) kanssa Galileo Galilei löysi Europan tammikuussa 1610 [1] käyttämällä 20x refraktoriteleskooppia , jonka hän keksi.
Galileo teki ensimmäisen havainnon satelliitista yönä 7.–8. tammikuuta 1610 Padovan yliopistossa , mutta sitten hän ei kyennyt erottamaan Eurooppaa toisesta Jupiter-satelliitista - Iosta - ja luuli niitä yhdeksi esineeksi, josta hän teki merkinnän päiväkirjaansa, josta katkelma julkaistiin myöhemmin Stella Gazettessa [14] .
Galileo Galilei. Stella Gazette :
Tämän vuoden tammikuun seitsemäntenä päivänä, tuhat kuusisataakymmentä, seuraavan yön ensimmäisellä tunnilla, kun katselin taivaankappaleita kaukoputken avulla, Jupiter ilmestyi katseeni. Koska olin jo valmistanut erinomaisen instrumentin, sain tietää, että Jupiterin mukana oli kolme tähteä, vaikkakin pieniä, mutta kuitenkin erittäin kirkkaita... Vaikka luulin niiden kuuluvan liikkumattomien joukkoon, yllätyin silti niistä, koska ne sijaitsivat täsmälleen ekliptiikan suuntaisessa suorassa linjassa ja olivat loistavampia kuin muut samansuuruiset.
- 7. tammikuuta 1610Galileo havaitsi virheen seuraavana yönä, tammikuun 8. päivästä 1610 (tämän päivämäärän IAU hyväksyi Euroopan löytämispäivämääräksi) [1] . Galileo ilmoitti Europan ja muiden Galilean satelliittien löytämisestä teoksessaan "Sidereus Nuncius" maaliskuussa 1610 [15] , jossa hän nimesi ne " Medici -planeetoiksi " (suojelijansa mukaan) ja merkitsi ne roomalaisilla numeroilla.
Saksalainen tähtitieteilijä Simon Marius väitti vuonna 1614 julkaistussa teoksessaan Mundus Jovialis tarkkaileneensa Ioa ja muita Jupiterin kuita jo vuonna 1609, viikkoa ennen kuin Galileo löysi ne. Galileo ilmaisi epäilynsä näiden väitteiden aitoudesta ja hylkäsi Mariuksen työn plagiointina. Ensimmäinen kirjattu Marian havaitseminen on päivätty 29. joulukuuta 1609 Juliaanisessa kalenterissa , mikä vastaa 8. tammikuuta 1610 Galileon käyttämässä gregoriaanisessa kalenterissa [16] .
Nimen "Eurooppa" antoi Simon Marius vuonna 1614, ja vielä aikaisemmin Johannes Kepler ehdotti [17] [18] . Satelliitti on nimetty antiikin kreikkalaisen mytologian hahmon mukaan - foinikialaisen kuninkaan Tyroksen tyttären, Zeuksen ( Jupiterin ) rakkaan mukaan. Oletettavasti foinikiasta tämä nimi on käännetty "auringonlaskuksi" [19] .
Nimeä "Europa", kuten Mariuksen muille Galilean satelliiteille ehdottamia nimiä, käytettiin käytännössä vasta 1900-luvun puolivälissä [20] . Sitten siitä tuli yleistä (vaikka tähtitieteilijät kannattivat Keplerin ja Maryn ajatusta nimetä planeettojen satelliitit vastaavia jumalaa lähellä olevien ihmisten nimillä vuosisataa aikaisemmin - useiden Saturnuksen ympärillä olevien satelliittien löytämisen jälkeen [21] ) . Suuri osa varhaisesta tähtitieteellisestä kirjallisuudesta viittasi näihin kuuihin planeetan nimellä, jota seurasi roomalainen numero (Galileon esittelemä järjestelmä). Erityisesti Europa tunnettiin nimellä Jupiter II eli "Jupiterin toinen kuu". Kun vuonna 1892 löydettiin Amalthea , jonka kiertorata on lähempänä Jupiteria, Europasta tuli kolmas satelliitti, ja vuonna 1979 Voyager - avaruusalus löysi vielä kolme sisäistä satelliittia. Siten nykyaikaisten tietojen mukaan Europa on kuudes satelliitti Jupiterista etäisyyden perusteella, vaikka sitä kutsutaan perinteisesti edelleen nimellä "Jupiter II" [20] . Seuraavassa on ote tekstistä, jossa Simon Marius perustelee nimivalintaa:
Kolme neitsyttä mainittiin erityisesti Jupiterin salaisen, onnistuneen seurustelun vuoksi: Io, jokijumalan Inachin tytär ; Callisto, Lycaonin tytär ; Eurooppa, Agenorin tytär ... Luulen siksi, että en erehdy, jos kutsun ensimmäistä (satelliittia) Io:ksi, toista - Eurooppa ...
Alkuperäinen teksti (lat.)[ näytäpiilottaa] Inprimis autem celebrantur tres foeminae Virgines, quarum furtivo amore Iupiter captus & potitus est, videlicet Io Inachi Amnis filia: Deinde Calisto Lycaonis, & deniq; Europa Agenoris filia... Itaque non male fecisse videor, si Primus a me vocatur Io. Secundus Europe... - [18]Samanaikaisesti tekstin myöhemmässä vaiheessa Marius osoittaa, että Kepler tarjosi hänelle nämä nimet lokakuussa 1613.
Yli puoli vuosisataa myöhemmin, vuonna 1676, Euroopasta tuli muiden Galilean satelliittien ohella noina vuosina tieteen kannalta merkittävä löytö. Tanskalainen tähtitieteilijä Ole Römer havaitsi, kuinka Europa ja muut Galilean satelliitit ajoittain katoavat näkyvistä ohittaessaan Jupiterin kiekon, ja huomasi, että vuoden aikana tällaisten pimennysten välit vaihtelevat ajallisesti. Aluksi esitettiin hypoteesi, että satelliittien pyörimisnopeus kiertoradalla muuttuu tietyllä jaksotuksella, mutta Römer, joka ymmärsi tällaisen tuomion järjettömyyden, päätti löytää toisen selityksen, joka yhdistää tämän valon luonteeseen. Jos valo etenee äärettömällä nopeudella, maapallolla havaittaisiin satelliittijärjestelmän pimennykset säännöllisin väliajoin. Tässä tapauksessa Jupiterin lähestymisellä ja poistamisella maasta ei olisi merkitystä. Tästä Roemer päätteli, että valo kulkee rajallisella nopeudella. Pimennyksiä tulee sitten tarkkailla jonkin aikaa niiden esiintymisen jälkeen. Kävi selväksi, että tämä aika riippuu suoraan valon nopeudesta ja etäisyydestä Jupiteriin. Roemer käytti näitä tietoja ja antoi ensimmäisen arvion valon nopeudesta saaden arvon 225 tuhatta km/s, joka eroaa nykyaikaisesta - noin 300 tuhatta km/s [22] .
Europa kiertää Jupiterin kiertoradalla, jonka säde on 670 900 km, tehden täydellisen vallankumouksen 3 551 Maan vuorokaudessa. Satelliitin kiertorata on lähes pyöreä ( epäkeskisyys on vain 0,009) ja on hieman kalteva planeetan päiväntasaajan tasoon nähden (0,466°) [2] . Kuten kaikki Galilean satelliitit , Europa on aina kääntynyt samalla puolella Jupiteriin (se on vuoroveden sieppauksessa ). Tämän puolen keskellä Jupiter on aina suoraan tarkkailijan pään yläpuolella. Tämän pisteen läpi vedetään Euroopan alkumeridiaani [23] .
Jotkut todisteet kuitenkin viittaavat siihen, että kuun vuorovesilukko on epätäydellinen ja sen pyöriminen on hieman asynkronista: Europa pyörii nopeammin kuin se kiertää planeettaa, tai ainakin se on ollut aiemmin. Tämä osoittaa epäsymmetrisen massan jakautumisen sen sisällä ja että jääkuoren erottaa kivivaipasta nestekerros [24] .
Vaikka Europan kiertoradan eksentrisyys on pieni, se aiheuttaa sen geologista aktiivisuutta. Kun Europa lähestyy Jupiteria, niiden vuorovesivuorovaikutus voimistuu ja satelliitti leviää hieman planeetan suuntaan. Puolen kiertoradan jälkeen Europa on siirtymässä pois Jupiterista ja vuorovesivoimat heikkenevät, mikä mahdollistaa sen pyöreyden jälleen. Lisäksi Europan kiertoradan epäkeskisyydestä johtuen sen vuoroveden kohoumat vaihtelevat ajoittain pituusasteessa ja sen pyörimisakselin kaltevuuden vuoksi - leveysasteella [5] . Vuorovesien muodonmuutosten suuruus vaihtelee laskelmien mukaan 1 metristä (jos satelliitti on täysin kiinteä) 30 metriin (jos kuoren alla on valtameri) [4] . Nämä säännölliset muodonmuutokset edistävät Europan suoliston sekoittumista ja kuumenemista. Lämpö stimuloi maanalaisia geologisia prosesseja ja mahdollistaa todennäköisesti maanalaisen valtameren pysymisen nestemäisenä [8] [25] . Tämän prosessin ensisijainen energialähde on Jupiterin pyöriminen akselinsa ympäri. Sen energia muunnetaan Ion kiertoradan liikkeen energiaksi tämän satelliitin Jupiterilla aiheuttamien vuorovesien kautta ja siirretään sitten Eurooppaan ja Ganymedeen kiertoradan resonanssien avulla - niiden kierrosjaksot liittyvät 1:2:4:ään. Ellei Europa vuorovaikuttaisi muiden satelliittien kanssa, sen rata muuttuisi lopulta pyöreäksi vuorovesienergian hajoamisen vuoksi ja sisätilojen kuumeneminen pysähtyisi [25] [26] .
Europa on kooltaan hieman pienempi kuin Kuu . Sen halkaisija on 3122 km, ja se on kooltaan kuudentena satelliittien joukossa ja viidenneksitoista kaikkien aurinkokunnan kohteiden joukossa. Se on pienin Galilean kuista . Sen keskimääräinen tiheys 3,013 g/cm³ osoittaa, että se koostuu pääasiassa silikaattikivistä ja on siten koostumukseltaan samanlainen kuin maanpäälliset planeetat [27] .
Ilmeisesti Europa (samoin kuin muut Galilean kuut) muodostui kaasu- ja pölykiekosta , joka ympäröi Jupiteria [4] [28] [29] . Tämä selittää, miksi näiden satelliittien kiertoradat ovat lähellä ympyröitä ja kiertoradan säteet kasvavat säännöllisesti [29] . Tämä kiekko olisi voinut muodostua proto-Jupiterin ympärille poistamalla osa kaasusta, joka muodostaa proto-Jupiterin alkuperäisen massan hydrodynaamisen romahtamisen prosessissa [29] . Levyn sisäosa oli lämpimämpi kuin ulompi, ja siksi sisäsatelliitit sisältävät vähemmän vettä ja muita haihtuvia aineita [4] .
Jos kaasumainen kiekko oli tarpeeksi kuuma, ylikyllästyneestä höyrystä peräisin olevat kiinteät hiukkaset , saavuttaessaan noin 1 cm:n koon, saattoivat laskeutua melko nopeasti kiekon keskitasolle [30] . Sitten Goldreich-Wardin painovoiman epävakausmekanismin vuoksi useiden kilometrien kokoisia kappaleita alkaa muodostua ohuesta tiivistyneen kiinteän aineen kerroksesta kaasumaisessa kiekossa [29] . Todennäköisesti aurinkosumun planeettojen muodostumista muistuttavan tilanteen vuoksi Jupiterin kuut muodostuivat suhteellisen nopeasti.
Koska Europa sisältää vähemmän jäätä kuin muut suuret Jupiterin satelliitit (Ioa lukuun ottamatta), se muodostui aikakaudella, jolloin jään tiivistyminen satelliittien aineeksi saatiin päätökseen. Tarkastellaan kahta äärimmäistä mallia jään tiivistymisen loppuunsaattamisesta. Ensimmäisessä mallissa (samanlainen kuin Pollackin ja Reynoldsin mallissa) oletetaan, että vasta muodostuneen hiukkasen lämpötila määräytyy sen auringosta absorboiman energian ja sen avaruuteen säteilemän energian välisen tasapainon perusteella, eikä se ota ottaa huomioon levyn läpinäkyvyyden lähi-infrapuna-alueella [29] . Toisessa mallissa oletetaan, että lämpötila määräytyy levyn sisällä tapahtuvan konvektiivisen energiansiirron perusteella, ja ottaa myös huomioon, että levy on läpinäkymätön [29] . Ensimmäisen mallin mukaan jään tiivistyminen loppui noin 1–2 Myr Jupiterin muodostumisen jälkeen ja toisessa mallissa tämä ajanjakso oli 0,1–0,3 Myr (noin 240 K:n kondensaatiolämpötila otetaan huomioon) [29] .
Euroopan historian kynnyksellä sen lämpötila saattoi ylittää 700 K, mikä saattoi johtaa haihtuvien aineiden voimakkaaseen vapautumiseen, joita Euroopan painovoima ei kestänyt [31] [32] . Samanlainen prosessi tapahtuu nyt satelliitissa: jään radiolyysin aikana muodostunut vety lentää pois ja happi jää kiinni muodostaen ohuen ilmakehän. Tällä hetkellä, riippuen lämmön vapautumisnopeudesta sisätiloissa, useita kymmeniä kilometrejä kuorta voi olla sulassa tilassa [32] .
Europa on maankaltaisempi kuin muut "jäiset kuut" ja koostuu suurelta osin kivestä. Satelliitin ulkokerrokset (oletettavasti 100 km paksu) koostuvat vedestä, osittain 10–30 km paksuisena jääkuoren muodossa ja osittain, kuten uskotaan, maanalaisen nestemäisen valtameren muodossa. Alhaalla on kiviä, ja sen keskellä on oletettavasti pieni metalliydin [ 33] . Pääasiallinen merkki valtameren läsnäolosta on Galileon löytämä Europan magneettikenttä . Se on aina suunnattu Jupiteria vastaan (vaikka jälkimmäinen on suunnattu eri tavalla Europan kiertoradan eri osissa). Tämä tarkoittaa, että se syntyy sähkövirroista , jotka Jupiterin magneettikenttä indusoi Europan suolistossa . Siksi on olemassa kerros, jolla on hyvä johtavuus - todennäköisimmin suolaisen veden valtameri [4] . Toinen merkki tämän valtameren olemassaolosta ovat viitteitä siitä, että Europan kuori on kerran liikkunut 80° sisäosaan nähden, mikä ei olisi ollut mahdollista, jos ne olisivat tiukasti vierekkäin [34] .
Europan pinta on yksi aurinkokunnan tasaisimmista [35] , vain muutamat kukkulat muistuttavat muodostelmat ovat jopa useita satoja metrejä korkeita. Satelliitin korkea albedo - noin 0,65 [3] [36] - osoittaa, että pintajää on suhteellisen puhdasta ja siksi nuorta (uskotaan, että mitä puhtaampaa jää "jääsatelliittien" pinnalla on, sitä nuorempi se on). Europan pinnan luonne pienessä mittakaavassa on edelleen epäselvä, sillä yksityiskohtaisimman kuvan Europan pinnasta (jotka otettiin Galileo-avaruusaluksella 560 kilometrin korkeudelta 16. joulukuuta 1997) resoluutio on vain 6 metriä pikseliä kohden. Toisen 15 kuvan resoluutio on 9-12 m pikseliä kohden. Kuva yhdestä Euroopan tieteellisesti mielenkiintoisimmista alueista - Tera-pisteistä ( lat. Thera Macula ) - on resoluutioltaan 220 m pikseliä kohden. Tarkempia kuvia saadaan aikaisintaan joulukuussa 2030, jolloin JUICE -avaruusalus tekee kaksi lentoa ympäri Eurooppaa 400-500 km:n korkeudessa.
Seuraavat georakenteet löytyvät useimmiten satelliitin pinnasta:
Kraatterien määrä on pieni (nimettyjä kraattereita, joiden halkaisija on yli 5 km [37] , on vain noin 40 ), mikä osoittaa pinnan suhteellisen nuoruuden [36] [38] - 20 - 180 Ma [39] . Näin ollen Euroopalla on korkea geoaktiivisuus. Samaan aikaan Voyagersin ja Galileon valokuvien vertailu ei paljastanut merkittäviä muutoksia 20 vuoden aikana [4] . Tällä hetkellä tiedeyhteisössä ei ole täydellistä yksimielisyyttä siitä, miten Europan pinnalla havaitut piirteet muodostuivat [40] .
Euroopan pinta on maallisten standardien mukaan erittäin kylmä - 150-190 ° C alle nollan. Säteilytaso siellä on erittäin korkea, koska satelliitin kiertorata kulkee Jupiterin voimakkaan säteilyvyöhykkeen läpi. Päivittäinen annos on noin 540 rem (5,4 Sv ) [41] - lähes miljoona kertaa enemmän kuin maan päällä. Tällainen annos riittää aiheuttamaan säteilysairautta ihmisille, myös vaikeassa muodossa [42] .
LinesEuropan koko pinta on täynnä monia leikkaavia viivoja. Nämä ovat vikoja ja halkeamia sen jääkuoressa. Jotkut niistä ympäröivät Euroopan lähes kokonaan. Halkeamien järjestelmä monin paikoin muistuttaa halkeamia Maan Jäämeren jääpeitteessä [43] .
On todennäköistä, että Europan pinta on vähitellen muuttumassa - etenkin uusia vaurioita syntyy. Niiden leveys on joskus yli 20 kilometriä, ja niissä on usein tummat, epäselvät reunat, pitkittäiset uurteet ja keskellä vaaleat raidat [44] . Tarkempi tarkastelu osoittaa, että joidenkin halkeamien reunat ovat siirtyneet toistensa suhteen ja pinnanalainen neste todennäköisesti nousi joskus halkeamia pitkin ylös.
Todennäköisimmän hypoteesin mukaan nämä viivat ovat seurausta Europan kuoren venymisestä ja halkeilusta, ja alhaalta tuli kuumennettua jäätä ulos vaurioita pitkin [45] . Tämä ilmiö muistuttaa leviämistä Maan valtameriharjuilla . Uskotaan, että nämä halkeamat ilmestyivät Jupiterin vuorovesivoimien vaikutuksesta. Koska Europa on vuoroveden sulkussa , halkeamajärjestelmän tulee olla suunnattu suhteessa planeetan suuntaan tietyllä ja ennustettavalla tavalla. Kuitenkin vain suhteellisen nuoria vikoja ohjataan tällä tavalla. Loput on suunnattu eri tavalla, ja mitä vanhempia he ovat, sitä suurempi tämä ero on. Tämä selittyy sillä, että Europan pinta pyörii nopeammin kuin sen sisäosa: kuun jäinen kuori, jonka sisäosasta erottaa nestemäinen vesikerros, rullaa ytimeen nähden Jupiterin painovoiman vaikutuksesta [4] [46 ] ] . Vertaamalla valokuvia Voyagerista ja Galileosta tutkijat tulivat siihen tulokseen, että ulomman jääkuoren täydellinen vallankumous suhteessa satelliitin sisäosaan kestää vähintään 12 000 vuotta [47] .
RidgesEuropalla on pitkät kaksoismatkat [48] ; on mahdollista, että ne muodostuvat jään kasvun seurauksena avautuvien ja sulkeutuvien halkeamien reunoilla [49] .
Usein on myös kolminkertaisia harjanteita [50] . Ensinnäkin vuoroveden muodonmuutosten seurauksena jääkuoreen muodostuu halkeama, jonka reunat lämmittävät ympäröivää tilaa. Sisäkerrosten viskoosi jää laajentaa halkeamaa ja nousee sitä pitkin pintaan taivuttamalla sen reunoja sivuille ja ylöspäin. Viskoosin jään poistuminen pintaan muodostaa keskiharjanteen ja halkeaman kaarevat reunat muodostavat sivuharjanteet. Näihin prosesseihin voi liittyä kuumennusta paikallisten alueiden sulamiseen ja mahdollisiin kryovulkanismin ilmenemismuotoihin asti .
Lenticulae ("piamia")Pinnalla löydettiin suhteellisen pienten tummien täplien klustereita, lempinimeltään "pisamia" ( lat. lenticulae ) [51] - kuperia ja kovera muodostumia, jotka ovat saattaneet muodostua laavanpurkauksia vastaavien prosessien seurauksena (sisäisten voimien vaikutuksesta " lämmin", pehmeä jää liikkuu pintakuoren pohjalta ja kylmä jää laskeutuu ja vajoaa alas; tämä on toinen todiste nestemäisen, lämpimän valtameren läsnäolosta pinnan alla). Tällaisten muodostumien huiput ovat samanlaisia kuin ympäröivän tasangon osia. Tämä osoittaa, että "piamiat" muodostuivat näiden tasangoiden paikallisen kohoamisen aikana [52] . Siellä on myös laajempia epäsäännöllisen muotoisia tummia täpliä [53] , jotka oletettavasti muodostuvat valtamerten vuoroveden vaikutuksesta pinnan sulamisesta tai pinnalle tulevan viskoosin jään seurauksena. Siten tummien pisteiden avulla voidaan arvioida sisämeren kemiallista koostumusta ja mahdollisesti selventää tulevaisuudessa kysymystä elämän olemassaolosta siinä .
Eräs hypoteesi väittää, että " piamiat " muodostuivat kuumennetun jään diapiireistä, jotka lävistivät ulkokuoren kylmän jään (samanlaiset kuin magmakammiot maankuoressa) [52] . Sahalaitaisia pisamia (kutsutaan kaaoksiksi , esimerkiksi Connemara kaaokseksi ) muodostavat monet pienet kuoren palaset, jotka sisältyvät suhteellisen pimeään aineeseen, ja niitä voidaan verrata jäävuoriin , jotka ovat jäätyneet jäätyneessä meressä [54] .
Vaihtoehtoisen hypoteesin mukaan pisamia ovat pieniä kaoottisia alueita, ja näkyvät kuopat, täplät ja kupolin muotoiset turvotukset ovat olemattomia esineitä, jotka ilmestyivät varhaisten matalaresoluutioisten Galileo-kuvien virheellisen tulkinnan vuoksi [55] [56] .
Vuonna 2015 NASAn tutkijat osoittivat kokeellisesti, että monet Europan pinnan tummat täplät saattoivat olla jäätikön alaisen valtameren merisuolaa, joka altistui kovalle ionisoivalle säteilylle [57] [58] . Vuonna 2019 tähtitieteilijät vahvistivat Hubble-teleskoopin STIS-spektrometriä (Space Telescope Imaging Spectrograph) käyttävien tutkijoiden hypoteesin: laite havaitsi Europan pinnan voimakkaan absorptiokyvyn aallonpituudella 450 nm Taran ja Powysin geologisesti nuorilla alueilla. mikä osoittaa natriumkloridin läsnäolon, joka on säteilytetty korkeaenergisilla elektroneilla [59] [60] .
Muut geologiset rakenteetSatelliitin pinnalla on laajennettuja leveitä nauhoja, jotka on peitetty rivillä yhdensuuntaisia pitkittäisiä uria. Raitojen keskikohta on vaalea ja reunat tummat ja epäselvät. Oletettavasti nauhat muodostuivat halkeamia pitkin tapahtuneiden kryovulkaanisten purkausten seurauksena. Samanaikaisesti nauhojen tummat reunat ovat saattaneet muodostua kaasun ja kiven sirpaleiden vapautumisen seurauksena pintaan. On olemassa toisen tyyppisiä vyöhykkeitä [61] , joiden uskotaan muodostuneen kahden pintalevyn "erittelyn" seurauksena, jolloin halkeama täyttyy edelleen aineella satelliitin sisältä.
Joidenkin pinnan osien kohokuvio viittaa siihen, että täällä on aikoinaan sulanut jäätä ja vedessä kellui jäälautaa ja jäävuoria. Voidaan nähdä, että jäälautat (nyt jään pintaan jäätyneet) olivat aiemmin yhtä, mutta sitten erosivat ja kääntyivät ympäri. Jotkut aaltoilevat alueet [62] ovat todennäköisesti muodostuneet jääkuoren puristumisen seurauksena.
Merkittävä piirre Europan topografiassa on Puylen törmäyskraatteri [63] , jonka keskimyrsky on korkeampi kuin rengasmainen harju [64] . Tämä voi viitata viskoosin jään tai veden ulostuloon asteroidin lävistämän reiän läpi.
Yllä olevat Europan pinnan ominaisuudet osoittavat suoraan tai epäsuorasti nestemäisen valtameren olemassaolon jääkuoren alla. Useimmat tutkijat olettavat, että se muodostui vuoroveden synnyttämän lämmön vuoksi [ 4] [65] . Radioaktiivisesta hajoamisesta johtuva lämpeneminen , joka on lähes sama kuin maan päällä (kilokiloa kohden), ei voi lämmittää Europan suolia tarpeeksi voimakkaasti, koska satelliitti on paljon pienempi. Europan pintalämpötila on keskimäärin noin 110 K (-160 °C; -260 °F) päiväntasaajalla ja vain 50 K (-220 °C; -370 °F) navoilla, mikä antaa pintajäälle korkean lujuuden [ 4] . Ensimmäinen vihje maanalaisen valtameren olemassaolosta oli vuorovesilämpenemisen teoreettisen tutkimuksen tulokset (seuraukset Europan kiertoradan eksentrisyydestä ja kiertoradan resonanssista muiden Galilean kuuiden kanssa). Kun Voyager- ja Galileo-avaruusalukset ottivat kuvia Europasta (ja toinen mittasi myös sen magneettikentän), tutkijat saivat uusia merkkejä tämän valtameren olemassaolosta [65] . Silmiinpistävin esimerkki ovat Europan pinnalla usein esiintyvät " kaoottiset alueet", joita jotkut tutkijat tulkitsevat paikoiksi, joissa maanalainen valtameri kerran sulatti jääkuoren. Mutta tämä tulkinta on erittäin kiistanalainen. Useimmat Eurooppaa tutkivat planeettatieteilijät kallistuvat "paksun jään" malliin, jossa valtameri harvoin (jos koskaan) paljasti suoraan nykyaikaisen pinnan [66] . Arviot jääkuoren paksuudesta vaihtelevat muutamasta kilometristä kymmeniin kilometreihin [67] .
Paras todiste "paksun jään" mallista on suurten Europa - kraatterien tutkimus. Suurimpia niistä ympäröivät samankeskiset renkaat ja niillä on tasainen pohja. Luultavasti sitä peittävä jää on suhteellisen tuoretta - se ilmestyi jääkuoren läpi murtaneen törmäyksen jälkeen. Tämän ja vuoroveden tuottaman lämpömäärän arvioitujen perusteella voidaan laskea, että kiinteän jääkuoren paksuus on noin 10-30 km, mukaan lukien taipuisa "lämmin jää" kerros. Silloin nestemäisen maanalaisen valtameren syvyys voi olla noin 100 km [39] ja sen tilavuus on 3⋅10 18 m³, mikä on kaksi kertaa suurempi kuin Maan maailmanvaltameren tilavuus .
"Ohuen jään" malli viittaa siihen, että Europan jäälevy voi olla vain muutaman kilometrin paksuinen. Useimmat tutkijat ovat kuitenkin tulleet siihen johtopäätökseen, että tämä malli ottaa huomioon vain Euroopan kuoren ylimmät kerrokset, jotka ovat kimmoisia ja liikkuvia Jupiterin vuoroveden vaikutuksesta, eikä jäistä kuorta kokonaisuudessaan. Yksi esimerkki on nurjahdusanalyysi, jossa satelliitin kuori mallinnetaan tasoksi tai palloksi, painotetaan ja taivutetaan suuren kuormituksen alaisena. Tässä mallissa oletetaan, että ulomman elastisen jääkuoren paksuus voi olla jopa 200 m, mikä tarkoittaa, että pinnanalainen neste koskettaa pintaa jatkuvasti avoimien urien kautta, mikä aiheuttaa kaoottisten alueiden muodostumista [67] .
Syyskuussa 2012 joukko tiedemiehiä Kaarlen yliopistosta (Praha, Tšekki) Euroopan planeettakongressissa EPSC ilmoitti, että alueet, joilla on suhteellisen ohut jääpeite, ovat melko harvinainen ja lyhytikäinen ilmiö: ne kasvavat umpeen vain kymmenissä tuhansissa vuotta [68] .
Vuoden 2008 lopussa syntyi hypoteesi, että nestemäistä valtamertään ylläpitävän Euroopan sisäosan lämpenemisen pääsyy ei ole sen kiertoradan venyminen , vaan sen akselin kallistuminen . Tämän seurauksena Jupiterin vuorovesitoiminnan vaikutuksesta syntyy Rossby-aaltoja , jotka liikkuvat hyvin hitaasti (useita kilometrejä päivässä), mutta voivat kuljettaa merkittävää liike-energiaa. Europan aksiaalinen kallistus on pieni eikä tarkkaan tunnettu, mutta on syytä olettaa, että se saavuttaa 0,1°. Tässä tapauksessa näiden aaltojen energia saavuttaa 7,3⋅10 17 J, mikä on 2000 kertaa suurempi kuin tärkeimpien vuoroveden muodonmuutosten energia [69] [70] . Tämän energian hajoaminen voi olla Euroopan valtameren tärkein lämmönlähde.
Galileo-avaruusalus havaitsi, että Europalla on heikko magneettinen momentti , joka johtuu ulkoisen magneettikentän muutoksista (koska Jupiterin kenttä on erilainen satelliitin kiertoradan eri osissa). Europan magneettikentän induktio sen magneettisen ekvaattorin kohdalla on noin 120 nT . Tämä on 6 kertaa vähemmän kuin Ganymeden ja 6 kertaa enemmän kuin Calliston [71] . Laskelmien mukaan nestekerros näissä satelliiteissa alkaa syvemmällä ja sen lämpötila on selvästi nollan alapuolella (kun vesi pysyy nestemäisessä tilassa korkean paineen vuoksi). Vaihtelevan magneettikentän olemassaolo vaatii kerroksen erittäin sähköä johtavaa materiaalia satelliitin pinnan alle, mikä on lisätodiste suuresta maanalaisesta suolaisen veden valtamerestä nestemäisessä tilassa [33] .
Pinnan tummien viivojen ja pisteiden spektrianalyysi osoitti suolojen, erityisesti magnesiumsulfaatin ("epsom-suola") läsnäolon [72] . Punertava sävy viittaa myös rauta- ja rikkiyhdisteiden esiintymiseen [73] . Ilmeisesti ne sisältyvät Europan valtamereen ja sinkoutuvat pintaan rakojen kautta, minkä jälkeen ne jäätyvät. Lisäksi löydettiin jäämiä vetyperoksidista ja vahvoista happoista (esimerkiksi on mahdollista, että satelliitissa on rikkihappohydraattia ) [74] .
Vesihöyryn päästötMaaliskuussa 2013 California Institute of Technologyn tutkijat olettivat, että Europan jäätikön alainen valtameri ei ole eristetty ympäristöstä ja vaihtaa kaasuja ja mineraaleja pinnalla olevien jääkerrostumien kanssa, mikä viittaa satelliitin vesien suhteellisen rikkaaseen kemialliseen koostumukseen. Se voi myös tarkoittaa, että energiaa voidaan varastoida valtamereen, mikä lisää suuresti mahdollisuuksia syntyä siitä. Tiedemiehet päätyivät tähän johtopäätökseen tutkimalla Euroopan infrapunaspektriä (aallonpituusalueella 1,4-2,4 mikronia) Hawaiian Keck Observatoryn OSIRIS-spektroskoopilla . Saatujen spektrogrammien resoluutio on noin 40 kertaa suurempi kuin Galileo-anturin infrapunaspektrometrillä NIMS 1990-luvun lopulla saatujen spektrogrammien resoluutio. Tämä löytö tarkoittaa, että Europan valtameren kontaktitutkimuksia voidaan teknisesti yksinkertaistaa - sen sijaan, että porattaisiin jääkuorta kymmenien kilometrien syvyyteen, riittää (kuten Saturnuksen kuun Enceladuksen tapauksessa ) yksinkertaisesti ottaa näyte siitä osasta pinta, joka on kosketuksessa valtameren kanssa [75] [76] [77] . Euroopan avaruusjärjestön vuonna 2022 laukaiseva luotain JUICE lentää Euroopassa kaksi kertaa joulukuussa 2030, jolloin se skannaa satelliitin pinnan 9 kilometrin syvyyteen ja suorittaa spektrianalyysin valitusta pinnasta. alueilla.
Merkkejä vesihöyrypäästöistä on havaittu Euroopan eteläisellä napa-alueella. Tämä on luultavasti seurausta jääkuoren halkeamista roiskuvien geysirien toiminnasta. Laskelmien mukaan höyry lentää niistä ~700 m/s nopeudella jopa 200 km korkeuteen, jonka jälkeen se putoaa takaisin. Geysirien aktiivisuus on suurinta Euroopan suurimmalla etäisyydellä Jupiterista. Löytö tehtiin Hubble -teleskoopin joulukuussa 2012 tekemien havaintojen perusteella [78] . Muina aikoina otetuissa valokuvissa ei ole merkkejä geysiristä: ilmeisesti ne ovat harvinaisia [79] . Mistä syvyyksistä päästöjä syntyy, ei tiedetä; on mahdollista, että ne eivät liity Euroopan suolistoihin ja syntyvät jääkerrosten kitkasta toisiaan vastaan. Euroopan ulkopuolella samanlaisia geysireitä tunnetaan Enceladuksella . Mutta toisin kuin Enceladuksen geysirit, Europan geysirit päästävät puhdasta vesihöyryä ilman jään ja pölyn sekoitusta [80] [81] . Europan geysirien mitattu teho saavutti 5 tonnia sekunnissa, mikä on 25 kertaa enemmän kuin Enceladuksella [82] .
NASA ilmoitti 26. syyskuuta 2016 löytäneensä uudelleen geysireitä Hubble-teleskoopin avulla, jotka tallennettiin vuonna 2014 UV-alueella Europan kulkiessa Jupiterin kiekon poikki (käytettiin eksoplaneetan havaitsemismenetelmää) [83] . Hubble tallensi yhteensä 10 kertaa Europan kulkemisen Jupiterin kiekon poikki, ja niistä kolmesta löytyi 160-200 km korkeita vesipilviä satelliitin etelänavan alueelta. Päästöjen määrä ja geysirien alkuperä ovat edelleen epäselviä - joko ne purkautuvat suoraan Euroopan jäätikön alaisesta valtamerestä tai ne muodostuvat satelliitin usean kilometrin pituiseen kuoreen polynyoissa, jotka ovat eristettyinä päämerestä.
Lorenz Rothin johtama planeettatieteilijöiden ryhmä julkaisi 13. syyskuuta 2021 Geophysical Research Letters -lehdessä artikkelin "A Stable H 2 O Atmosphere on Europa's Trailing Hemisphere From HST Images" [84] , jossa tutkijat vahvistavat läsnäolon. vesihöyryä Euroopan harvinaisessa ilmakehässä, mutta vain käänteisen pallonpuoliskon yläpuolella; sen pallonpuoliskon yläpuolella, jolla satelliitti liikkuu eteenpäin kiertoradalla, vesihöyryä ei ole havaittu. Tämän epäsymmetrian luonne on edelleen epäselvä. Johtopäätökset perustuvat vuosina 1999, 2012, 2014 ja 2015 suoritetun Hubble STIS -spektrografin avulla tehdyn Europan havaintotietojen analyysin tuloksiin. Käytettiin samaa tekniikkaa, jota käytettiin aiemmin vesihöyryn etsimiseen Ganymeden ilmakehästä [85] [86] .
Hubble -avaruusteleskoopin instrumentteihin kuuluvalla Goddard High-Resolution -spektrografilla vuonna 1995 tehdyt havainnot paljastivat, että Europan harvinainen ilmakehä koostuu pääasiassa molekyylihapesta ( O 2 ), joka muodostuu jään hajoamisen seurauksena vedyksi ja hapeksi. auringon säteilyn ja muun kovan säteilyn vaikutus (kevyt vety karkaa avaruuteen niin pienellä painovoimalla) [87] [88] . Lisäksi sieltä löydettiin atomien happi- ja vetylinjoja [ 82] . Ilmakehän paine Europan pinnalla on suunnilleen 0,1 μPa (mutta ei enempää kuin yksi mikropascal) tai 10 12 kertaa alhaisempi kuin maan paine [6] . Galileon ultraviolettispektrometrin ja Hubble-teleskoopin havainnot osoittivat, että Europa-ilmakehän integraalitiheys on vain 10 18 −10 19 molekyyliä neliömetriä kohti [82] . Vuonna 1997 Galileo - avaruusalus vahvisti, että Euroopassa on harventunut ionosfääri ( ilmakehän varautuneiden hiukkasten ylin kerros), joka oli syntynyt auringonsäteilyn ja Jupiterin magnetosfäärin varautuneiden hiukkasten vaikutuksesta [89] [90] . Europan ilmakehä on hyvin vaihteleva: sen tiheys vaihtelee huomattavasti maan sijainnin ja havaintoajankohdan mukaan [82] .
Toisin kuin maapallon ilmakehän happi, Europan happi ei ole biologista alkuperää. Ilmakehä muodostuu pintajään radiolyysillä ( sen molekyylien hajoaminen säteilyn vaikutuksesta) [91] . Auringon ultraviolettisäteily ja varautuneet hiukkaset (ionit ja elektronit) Jupiterin magnetosfääristä törmäävät Europan jäiseen pintaan ja jakavat veden sen hapeksi ja vedyksi. Ne adsorboituvat osittain pintaan ja osittain poistuvat siitä muodostaen ilmakehän [92] . Molekyylihappi on ilmakehän pääkomponentti, koska sillä on pitkä käyttöikä. Törmäyksen jälkeen pintaan sen molekyyli ei jää siihen (kuten vesi- tai vetyperoksidimolekyyli ), vaan lentää takaisin ilmakehään. Molekyylivety lähtee nopeasti Euroopasta, koska se on melko kevyttä ja niin pienellä painovoimalla se karkaa avaruuteen [93] [94] .
Havainnot ovat osoittaneet, että osa radiolyysin tuottamasta molekyylihapesta jää edelleen pinnalle. On oletettu, että tämä happi pääsee valtamereen (johtuen geologisista ilmiöistä, jotka sekoittavat jääkerroksia, sekä halkeamien kautta) ja myötävaikuttaa siellä oleviin biologisiin prosesseihin [95] . Erään arvion mukaan 0,5 miljardissa vuodessa (Euroopan pintajään arvioitu enimmäisikä) tämän valtameren happipitoisuus voi saavuttaa arvot, jotka ovat verrattavissa sen pitoisuuteen Maan valtameren syvyyksissä [96] . Muiden laskelmien mukaan tähän riittää vain muutama miljoona vuotta [97] .
Euroopasta karkaava molekyylivety yhdessä atomi- ja molekyylihapen kanssa muodostaa kaasutoruksen (renkaan) satelliitin kiertoradalle. Tämän "neutraalin pilven" löysivät sekä Cassini että Galileo . Hiukkasten pitoisuus siinä on suurempi kuin vastaavassa Io -pilvessä . Mallintaminen osoittaa, että lähes jokainen Europan kaasumaisen toruksen atomi tai molekyyli lopulta ionisoi ja täydentää Jupiterin magnetosfääriplasmaa [98] .
Lisäksi Europan ilmakehästä on havaittu spektroskooppisilla menetelmillä natrium- ja kaliumatomeja . Ensimmäinen on 25 kertaa enemmän kuin toinen (Ion ilmakehässä - 10 kertaa, ja Ganymeden ilmakehässä sitä ei havaittu ollenkaan). Natriumsäteilyä voidaan jäljittää 20 Europa-säteen etäisyydelle asti. Todennäköisesti nämä alkuaineet on otettu satelliitin jäisellä pinnalla olevista klorideista tai meteoriittien tuomia sinne [99] .
1970-luvulle asti ihmiskunta uskoi, että elämän olemassaolo taivaankappaleessa oli täysin riippuvainen aurinkoenergiasta. Maan pinnalla olevat kasvit saavat energiaa auringonvalosta vapauttaen happea sokerin fotosynteesin kautta hiilidioksidista ja vedestä, ja sitten happea hengittävät eläimet voivat syödä niitä siirtäen energiansa ylös ravintoketjussa . Elämän syvässä valtameressä, joka on selvästi auringonsäteiden ulottumattomissa , uskottiin riippuvan joko pinnasta putoavan orgaanisen roskan ravinnosta tai eläinten syömisestä, mikä puolestaan riippui aurinkoenergiaan liittyvien ravintoaineiden virtauksesta [ 100] .
Kuitenkin vuonna 1977 tutkijasukelluksen aikana Galapagos -lahkeen syvänmeren sukellusvene Alvinissa tutkijat löysivät pesäkkeitä, joissa oli halkeamia , nilviäisiä , äyriäisiä ja muita vedenalaisten vulkaanisten hydrotermisten aukkojen ympärillä eläviä olentoja . Näitä lähteitä kutsutaan " mustiksi tupakoitsijoiksi " ja ne sijaitsevat valtameren keskiharjanteiden akselilla [100] . Nämä olennot viihtyvät auringonvalon puutteesta huolimatta, ja pian havaittiin, että ne muodostivat melko erillisen ravintoketjun (he tarvitsivat kuitenkin happea ulkopuolelta). Kasvien sijaan tämän ravintoketjun perustana ovat kemosynteettiset bakteerit , jotka saavat energiaa maapallon suolistosta tulevan vedyn tai rikkivedyn hapettumisesta . Tällaiset ekosysteemit ovat osoittaneet, että elämä voi olla vain heikosti riippuvainen Auringosta, mikä oli biologian tärkeä löytö.
Lisäksi se avasi uusia näkymiä astrobiologialle ja lisäsi maan ulkopuoliselle elämälle sopivien tunnettujen paikkojen määrää. Koska nestemäisessä tilassa olevaa vettä ylläpitää vuorovesilämmitys (eikä auringonvalo), vastaavat olosuhteet voidaan luoda "klassisen" elinympäristön ulkopuolelle ja jopa kaukana tähdistä [101] .
Nykyään Europaa pidetään yhtenä aurinkokunnan tärkeimmistä paikoista, jossa maan ulkopuolinen elämä on mahdollista [102] . Elämää voi esiintyä maanalaisessa valtameressä, ympäristössä, joka on todennäköisesti samanlainen kuin maan syvänmeren hydrotermiset aukot tai Etelämanner Vostok -järvi [103] . Ehkä tämä elämä on samanlaista kuin mikrobielämä Maan valtameren syvyyksissä [104] [105] . Tällä hetkellä Europalta ei ole löydetty merkkejä elämän olemassaolosta, mutta nestemäisen veden todennäköinen esiintyminen kannustaa lähettämään sinne tutkimusretkiä lähempää tutkimista varten [106] .
Riftia ja muut monisoluiset eukaryoottiset organismit hydrotermisten aukkojen ympärillä hengittävät happea ja ovat siten epäsuorasti riippuvaisia fotosynteesistä. Mutta anaerobiset kemosynteettiset bakteerit ja arkeat , jotka elävät näissä ekosysteemeissä, osoittavat mahdollisen mallin elämälle Europan valtamerissä [96] . Vuorovesien muodonmuutosten tuottama energia stimuloi aktiivisia geologisia prosesseja satelliitin suolistossa. Lisäksi Eurooppaa (kuten maapalloa) lämmittää radioaktiivinen hajoaminen, mutta se antaa useita suuruusluokkia vähemmän lämpöä [107] . Nämä energialähteet eivät kuitenkaan voi tukea niin suurta ja monimuotoista ekosysteemiä kuin Maan (fotosynteesiin perustuva) [108] . Elämää Europalla voi olla joko lähellä valtameren pohjassa olevia hydrotermisiä aukkoja tai merenpohjan alapuolella (missä endoliitit elävät maan päällä ). Lisäksi eläviä organismeja voi esiintyä tarttumalla kuun jääkuoreen sisältäpäin, kuten merilevää ja bakteereja Maan napa-alueilla tai kellua vapaasti Euroopan valtamerellä [109] .
Jos Europan valtameri on kuitenkin liian kylmä, siellä ei voi tapahtua samanlaisia biologisia prosesseja kuin maapallolla. Jos se on liian suolaista, vain halofiilit voivat selviytyä siellä [109] . Vuonna 2009 Arizonan yliopiston professori Richard Greenberg laski, että hapen määrä Europan valtamerissä voisi olla riittävä tukemaan kehittynyttä elämää. Kosmisen säteen aiheuttaman jään hajoamisen aikana syntyvä happi voi tunkeutua valtamereen, kun jääkerrokset sekoittuvat geologisten prosessien seurauksena sekä satelliitin kuoren halkeamien kautta. Tällä prosessilla Greenberg arvioi, että Europan valtameret olisivat voineet saavuttaa korkeammat happipitoisuudet kuin Maan valtameret muutamassa miljoonassa vuodessa. Näin Eurooppa voisi tukea mikroskooppisen anaerobisen elämän lisäksi suuria aerobisia organismeja , kuten kaloja [97] . Varovaisimpien arvioiden mukaan valtameren happitaso voi puolessa miljoonassa vuodessa saavuttaa pitoisuuden, joka riittää äyriäisten olemassaoloon maan päällä, ja 12 miljoonassa vuodessa - riittävän suurille elämänmuodoille. Ottaen huomioon Europan alhaiset lämpötilat ja korkean paineen Greenberg ehdotti, että satelliitin valtameri kyllästyi hapella paljon nopeammin kuin maan [110] . Myös mikro-organismit voisivat Greenbergin ehdotuksen mukaan päästä Jupiterin kuun pinnalle meteoriittien mukana [111] .
Vuonna 2006 Robert T. Pappalardo , Colorado Boulderin yliopiston ilmakehän ja avaruusfysiikan laboratorion (LASP) vanhempi lehtori sanoi:
Olemme käyttäneet paljon aikaa ja vaivaa yrittääksemme selvittää, oliko Mars joskus asuttu. Ehkä nykyään Euroopassa on asutuskelpoisin ympäristö. Meidän on vahvistettava tämä... mutta Euroopassa on luultavasti kaikki elämän ainekset... eikä vain neljä miljardia vuotta sitten... vaan tänään.
Alkuperäinen teksti (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Olemme käyttäneet melko vähän aikaa ja vaivaa yrittääksemme ymmärtää, oliko Mars kerran asumiskelpoinen ympäristö. Eurooppa on nykyään luultavasti asumiskelpoinen ympäristö. Meidän on vahvistettava tämä… mutta Euroopassa on mahdollisesti kaikki elämän ainekset… eikä vain neljä miljardia vuotta sitten… vaan tänään. - [10]Samaan aikaan useat tutkijat uskovat, että Europan valtameri on melko "emäksinen neste", joka on epäsuotuisa elämän kehitykselle [112] .
Astrobiology-lehden helmikuun 2012 numerossa julkaistiin artikkeli, jossa esitettiin hypoteesi, ettei Euroopan valtameressä voisi olla hiilielämää. Matthew Pasek ja kollegat Etelä-Floridan yliopistosta päättelivät Europan pintakerroksen koostumuksesta ja hapen diffuusionopeudesta saadun tiedon analyysin perusteella, että rikkihapon pitoisuus siinä on liian korkea. ja valtameri ei sovellu elämään. Europan valtameressä oleva rikkihappo muodostuu kuun sisällä olevien rikkipitoisten mineraalien, pääasiassa metallisulfidien, hapettumisen seurauksena. Artikkelin tekijöiden laskelmien mukaan jään alla olevan valtameren veden pH:n happamuusindeksi on 2,6 yksikköä - tämä on suunnilleen yhtä suuri kuin kuivan punaviinin pH - indeksi . [113] Hiilen elämä tällaisissa ympäristöissä astrobiologien mukaan on erittäin epätodennäköistä [114] . California Institute of Technologyn tutkijoiden maaliskuussa 2013 julkaistujen havaintojen mukaan Euroopan valtameri ei kuitenkaan ole runsaasti rikkiä ja sulfaatteja, vaan klooria ja klorideja (erityisesti natrium- ja kaliumklorideja), mikä tekee siitä samankaltaisen. maan valtamerille. Nämä johtopäätökset tehtiin Hawaiian Keck Observatoryn OSIRIS-spektrometrillä saaduista tiedoista, joiden resoluutio on paljon suurempi kuin Galileon NIMS-spektrometrillä (joka ei pystynyt erottamaan suoloja ja rikkihappoa). Rikkiyhdisteitä on löydetty pääasiassa Europan orjapuoliskolta (jota pommittavat Ion tulivuorista sinkoavat hiukkaset ). Siten Europasta löydetty rikki pääsee sinne ulkopuolelta, ja tämä tekee aiemman hypoteesin, että valtameren rikkihapon pitoisuus on liian korkea ja siksi se ei sovellu elämään [75] [76] [77] .
Huhtikuun alussa 2013 Kalifornian teknologiainstituutin tutkijat raportoivat, että Europasta on löydetty suuria vetyperoksidivarastoja , jotka ovat potentiaalinen energialähde äärimmäisille bakteereille , jotka voisivat teoriassa elää Kuun jäätikön alaisen valtameren alueella. Havaijin Keck- observatorion Keck II -teleskoopilla tehtyjen tutkimusten tulosten mukaan vetyperoksidin pitoisuus oli Euroopan johtavalla pallonpuoliskolla 0,12 % (20 kertaa vähemmän kuin apteekkiperoksidissa). Vastakkaisella pallonpuoliskolla ei kuitenkaan ole juuri lainkaan peroksidia. Tutkijat uskovat, että hapettavilla aineilla (mukaan lukien vetyperoksidilla) voi olla tärkeä rooli energian tuottamisessa eläville organismeille. Maapallolla tällaisten aineiden saatavuus on merkittävästi myötävaikuttanut monimutkaisen monisoluisen elämän syntymiseen [115] .
Vuonna 2013 Galileon infrapunakuvien uuden käsittelyn seurauksena vuonna 1998 Europasta löydettiin merkkejä savimineraalien - fylosilikaattien esiintymisestä . Ne löydettiin 30 kilometrin törmäyskraatterin läheisyydestä, ja ne ovat todennäköisesti peräisin komeetalta tai asteroidista, joka loi tämän kraatterin. Tämä on ensimmäinen tällaisten mineraalien löytö Jupiterin kuilta; joidenkin käsitysten mukaan niiden läsnäolo lisää elämän olemassaolon mahdollisuuksia [116] [117] .
IKI RAS:n vuoden 2019 vuosiraportin mukaan tutkijat onnistuivat kokeiden aikana todistamaan, että mikro-organismit selviävät, jos ne sinkoutuvat Euroopan jäätikön valtamerestä pintaan miinus 130 celsiusasteen lämpötilassa ja tarvittavassa paineessa. Säteilyn voimakkuuden ja pinnan uusiutumisen nopeuden perusteella oletetaan, että elävät solut pysyvät jäässä 10-100 senttimetrin syvyydessä 1000-10000 vuotta sen jälkeen, kun vesi on vapautunut jäätikön alaisesta valtamerestä [118] .
Ensimmäiset valokuvat [119] Europasta avaruudesta otettiin Pioneer 10 :llä ja Pioneer 11 :llä , jotka lensivät Jupiterin ohi vuonna 1973 ja 1974. Näiden kuvien laatu oli parempi kuin sen ajan kaukoputkien saatavilla, mutta silti ne olivat sumeita verrattuna kuviin myöhemmiltä tehtäviltä.
Maaliskuussa 1979 Voyager 1 tutki Eurooppaa ohilentoradalta (maksimilähestymismatka - 732 tuhatta km) ja heinäkuussa - Voyager 2 :ta (190 tuhatta km). Avaruusalus lähetti korkealaatuisia kuvia satelliitista [120] [121] ja suoritti useita mittauksia. Hypoteesi nestemäisen valtameren olemassaolosta satelliitissa ilmestyi juuri Voyager-tietojen ansiosta.
2. kesäkuuta 1994 Johns Hopkinsin yliopiston ja Space Telescope Science Instituten tutkijaryhmä , jota johti Doyle Hull, löysi molekyylisen hapen Europan ilmakehästä. Tämän löydön teki Hubble -avaruusteleskooppi käyttämällä korkearesoluutioista Goddard-spektrometriä [87] [88] .
Vuosina 1999-2000 Chandra -avaruusobservatorio tarkkaili Galilean satelliitteja , minkä seurauksena Europan ja Ion röntgensäteily havaittiin. Se ilmenee luultavasti, kun Jupiterin magnetosfäärin nopeat ionit törmäävät pintaansa [122] .
Joulukuusta 1995 syyskuuhun 2003 Jupiter -järjestelmää tutki Galileo -robottiluotain . Laitteen 35 kiertoradalta Jupiterin ympärillä 12 oli omistettu Europan tutkimiselle (maksimilähestymismatka - 201 km) [123] [124] . Galileo tutki satelliittia yksityiskohtaisesti; uusia merkkejä valtameren olemassaolosta löydettiin. Vuonna 2003 Galileo tuhottiin tarkoituksella Jupiterin ilmakehässä, jotta tulevaisuudessa hallitsematon laite ei putoaisi Europaan ja tuo maanpäällisiä mikro -organismeja satelliittiin .
New Horizons -avaruusalus vuonna 2007 lentäessään lähellä Jupiteria matkalla Plutoon , otti uusia kuvia Europan pinnasta.
NASAn 5. elokuuta 2011 laukaisu Juno -avaruusalus lentää lähelle Eurooppaa kahdesti - 29. syyskuuta 2022 (minimietäisyys satelliitin pintaan on 358 km) ja vuonna 2023 [125] .
Viime vuosina on kehitetty useita lupaavia hankkeita Euroopan tutkimiseksi avaruusalusten avulla. Näiden tehtävien tavoitteet vaihtelivat - Europan kemiallisen koostumuksen tutkimuksesta elämän etsimiseen sen maanalaisesta valtamerestä [104] [126] . Jokainen operaatio Eurooppaan on suunniteltava toimimaan voimakkaan säteilyn olosuhteissa [9] (noin 540 rem säteilyä päivässä [41] tai 2000 Sv /vuosi – lähes miljoona kertaa enemmän kuin maan luonnollinen tausta). Europa-radalla työpäivän ajaksi 1 mm paksu alumiinisuojattu laite saa säteilyannoksen noin 100 tuhat rad, 4 mm - 30 tuhat rad, 8 mm - 15 tuhat rad, 2 cm - 3,5 tuhat rad ( Vertailun vuoksi Ganymeden kiertoradan alueella annokset ovat 50-100 kertaa pienemmät) [127] .
Yksi vuonna 2001 esitetty ehdotus perustuu suuren atomisen "sulatusluotaimen" (" Cryobot ") luomiseen, joka sulattaisi pintajäätä, kunnes se saavuttaa maanalaisen valtameren [9] [128] . Veden saavuttamisen jälkeen käyttöön otettaisiin autonominen vedenalainen ajoneuvo (" Hydrobot "), joka kerää tarvittavat näytteet ja lähettää ne takaisin Maahan [129] . Sekä Cryobot että Hydrobot olisi steriloitava erittäin perusteellisesti, jotta vältettäisiin maan organismien löytäminen Europan organismien sijasta ja estetään maanalaisen valtameren saastuminen [130] . Tämä ehdotettu tehtävä ei ole vielä saavuttanut vakavaa suunnitteluvaihetta [131] .
Avaruustutkimuslaitoksen johtaja L. M. Zelyony ilmoitti 7. tammikuuta 2008, että eurooppalaiset ja venäläiset tutkijat aikovat lähettää useiden avaruusalusten retkikunnan Jupiteriin ja Eurooppaan. Projekti sisältää kahden avaruusaluksen laukaisun Jupiterin ja Europan kiertoradalle, mutta venäläiset tutkijat ehdottavat, että ohjelmaan sisällytetään kolmas laskeutumisajoneuvo, joka laskeutuu Europan pinnalle. Laskeutumisajoneuvon on suunniteltu laskeutuvan yhteen planeetan pinnan usean kilometrin pituisen jääkerroksen vaurioista. Laskeutumisen jälkeen laite sulattaa puolen metrin jääkerroksen ja alkaa etsiä yksinkertaisimpia elämän muotoja [132] . Hanke sai nimekseen " Laplace - Europe P " ja se sisällytetään Euroopan avaruusjärjestön ohjelmaan kaudelle 2015-2025. Venäläisiä tutkijoita Avaruustutkimusinstituutista, NPO Lavochkinista ja muista venäläisistä avaruusjärjestöistä kutsutaan osallistumaan siihen [133] [134] . Vuodesta 2018 lähtien projekti on suunnattu toiseen Jupiter-Ganymede-satelliittiin [135] .
Euroopan avaruusjärjestö ja Roscosmos saivat itsenäisesti päätökseen Jupiter Ganymede Orbiter- ja Jupiter Europa Lander -projektit sen jälkeen, kun Yhdysvallat ja Japani erosivat Europa Jupiter System Mission -ohjelmasta. Jupiter Ganymede Orbiter -projektin seuraaja oli Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) -lento, jonka ESA hyväksyi 2. toukokuuta 2012 ja jonka oli määrä laukaista vuonna 2022 ja saapua Jupiter-järjestelmään vuonna 2030. Roskosmos joutui vuonna 2012 suuntaamaan uudelleen Jupiter Europa Lander -operaation Euroopasta Ganymedeen, koska hanke oli erittäin monimutkainen luotain lähettämiseksi Eurooppaan ja joidenkin teknisten rajoitusten vuoksi. Tehtävän uusi nimi on " Laplace-P ", laukaisu on suunniteltu vuodelle 2023, saapuminen Jupiter-järjestelmään vuodelle 2029. Maaliskuusta 2013 lähtien JUICE- ja Laplace-P-tehtävien integroinnista keskustellaan. Vuonna 2016 NASA osoittaa budjetista 30 miljoonaa dollaria oman Europa Clipper -projektinsa kehittämiseen [12] . Yhteensä NASA aikoo osoittaa ohjelmalle 255 miljoonaa dollaria viiden vuoden aikana vuodesta 2016 alkaen. Näin ollen tätä seikkaa voidaan pitää NASAn Eurooppa-operaation valmistelujen virallisena alkamisena.
Vuonna 2021 lanseerattu James Webb Telescope suorittaa infrapunatutkimuksen Europan geysirien koostumuksesta vahvistaakseen niiden vesiluonnon.
Suunnitellut Euroopan tutkimusmatkat (nestemäisen veden ja elämän etsiminen) päätyvät usein budjettileikkauksiin tai peruuntumisiin [136] .
Ennen EJSM -tehtävää yksi suunnitelluista tehtävistä oli kunnianhimoinen Jupiter Icy Moons Orbiter , joka alun perin suunniteltiin osaksi Prometheus - ohjelmaa kehittääkseen avaruusalus, jossa on ydinvoimala ja ionipropulsio . Tämä suunnitelma peruttiin vuonna 2005 varojen puutteen vuoksi [9] [136] . Tätä ennen Europa Orbiter -tehtävä hyväksyttiin vuonna 1999, mutta se peruutettiin vuonna 2002. Tähän tehtävään kuuluvassa laitteessa oli erityinen tutka , joka mahdollisti katsomisen satelliitin pinnan alle [35] .
Jovian Europa Orbiter on ollut osa EKA:n "Cosmic Vision" -konseptia vuodesta 2007 lähtien . Toinen ehdotettu vaihtoehto oli "Ice Clipper", joka on samanlainen kuin " Deep Impact " -tehtävä. Hänen piti toimittaa Europaan iskulaite, joka törmäsi siihen ja loi kiven sirpaleita. Tämän tulvan läpi lentävä pieni avaruusalus keräsi ne myöhemmin [137] [138] .
Kunnianhimoisempia ideoita olivat vasaramyllyt yhdistettynä lämpökiinnityksiin elävien organismien etsimiseksi, jotka voitaisiin jäädyttää matalaan pinnan alle [132] [139] .
Helmikuussa 2009 hyväksytty ja vuodelle 2020 suunniteltu yhteinen ( NASA , ESA , JAXA , Roskosmos ) avaruusohjelma " Europa Jupiter System Mission " (EJSM) piti koostua neljästä ajoneuvosta: "Jupiter Europa Orbiter" (NASA), " Jupiter Ganymede Orbiter" (ESA), "Jupiter Magnetospheric Orbiter" (JAXA) ja "Jupiter Europa Lander". Vuonna 2011 ohjelma kuitenkin peruttiin, koska Yhdysvallat ja Japani vetäytyivät projektista taloudellisista syistä. Sen jälkeen kukin osapuoli, Japania lukuun ottamatta, kehitti itsenäisesti projektejaan [12] [140] [141] .
Koska Europa on pienin neljästä Galilean satelliitista, sen jään alla on nestemäisen veden valtameri, joka ylittää Maan maailmanvaltameren tilavuuden. Ehkä nestemäisen veden valtameren läsnäolo teki Euroopasta suosikkikohteen tieteiskirjailijoille, jotka käsittelevät maan ulkopuolista elämää. Eurooppa heijastuu fantasiakirjallisuuden lisäksi musiikissa, taiteessa, televisio-ohjelmissa ja tietokonepeleissä.
![]() | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|
Jupiterin kuut | |||||
---|---|---|---|---|---|
Sisäiset satelliitit | |||||
Galilean satelliitit | |||||
Himalia ryhmä | |||||
Ananke ryhmä | |||||
Karme Group | |||||
Pasife Group |
| ||||
eristettyjä satelliitteja |
| ||||
Listaus ryhmissä kiertoradan puolipääakselin nousevassa järjestyksessä |
Satelliitit aurinkokunnassa | |
---|---|
yli 4000 km | |
2000-4000 km | |
1000-2000 km | |
500-1000 km | |
250-500 km | |
100-250 km | |
50-100 km | |
Planeetoilta ( ja kääpiöiltä ) |
Jupiter | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Ominaisuudet | |||||||
satelliitteja |
| ||||||
Tutkimus | |||||||
muu | |||||||
Katso myös Luokka: Jupiter aurinkokunta |
aurinkokunta | |
---|---|
![]() | |
Keskitähti ja planeetat _ | |
kääpiöplaneetat | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Sedna Orc Quaoar Ase-ase 2002 MS 4 |
Suuret satelliitit | |
Satelliitit / renkaat | Maa / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturnus / ∅ Uranus / ∅ Neptunus / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Orca quawara |
Ensimmäiset löydetyt asteroidit | |
Pienet ruumiit | |
keinotekoisia esineitä | |
Hypoteettiset esineet |
|
tunnelmat | |
---|---|
Tähtien tunnelmat | Aurinko |
planeettojen ilmakehyksiä | |
Satelliittien tunnelmat | |
kääpiöplaneetat | |
eksoplaneetat | |
Katso myös |