Европа е леден океански свят и НАСА най-накрая ще го изследва

Повече от четвърт век учените искат да изпратят робот, който да изследва луната на Юпитер Европа. Сега най-накрая това се случва: излитането на космически кораб с ракета на SpaceX, пътуващ към ледения свят, е планирано още на 10 октомври. Мисията на НАСА „Европа Клипър“ (Europa Clipper) ще продължи пет години и половина в пътуване до системата Юпитер, след което ще продължи с почти 50 облитания (3,5 години) на загадъчната луна, за да проучи многобройните ѝ мистерии.

Основният отговор, който учените се надяват да намерят, е дали Европа може да бъде обитаема – което означава, че има водата, енергията и химическите градивни елементи, необходими за поддържане на живота, какъвто го познаваме. Замръзналият свят е приблизително със същия размер като нашата луна, но крие огромен океан под ледената си външност, потенциално съдържащ два пъти повече вода, отколкото всички океани на Земята взети заедно. Това прави Европа важна цел за астробиолозите, които се надяват да научат дали съществуват живи организми извън нашата планета.

По време на първоначалния си тригодишен престой в орбита, „Европа Клипър“ ще предостави безпрецедентни гледки на повърхността на луната, ще събере информация за динамиката на нейната ледена обвивка и ще определи дали от повърхността ѝ извират гейзери, подобно на тези на спътника на Сатурн Енцелад. Сондата ще даде на изследователите представа за вътрешното функциониране на ледените океански светове, които може да съществуват в огромен брой в целия космос.

„Никога досега не сме изпращали мисия, посветена на леден океански свят“, казва Кърт Нийбър, водещ учен от мисията на НАСА. „Има толкова много открития, които ни чакат, ще бъде фантастично.“

Италианският астроном Галилео Галилей открива Европа и трите други големи луни на Юпитер през 1610 г., когато насочва телескопа си към гигантската планета и вижда четири ярки точки около нея. Първите изображения на Европа се появяват през 1979 г., когато сондите на НАСА „Вояджър“ преминават покрай Юпитер и заснемат множеството му спътници. “Вояджър 2" прави снимки с висока разделителна способност на Европа, показвайки, че тя е осеяна с множество дълги, криволичещи пукнатини и е относително лишена от кратери - което показва, че повърхността е млада и вероятно геологично активна.

През 1996 г. мисията на НАСА “Галилео” прелита край Европа и предава някои изключително любопитни данни: Изглежда тази малка замръзнала луна притежава магнитно поле, нещо, което обикновено се среща само при по-големи тела като Земята. Космическият физик Маргарет Кивелсън и нейните колеги казват, че магнитното поле на Юпитер може да генерира такова върху Европа, ако луната има гигантски глобален океан от течна солена вода под кората си.

„Всички бяха порядъчно скептични“, казва Нийбър. „Марги седна и прегледа предположенията, изчисленията и логиката си, и тази невероятно гениална жена убеди всички, че е права.“

За първи път учените имаха доказателства за леден океански свят, категория, за която сега е известно, че включва още две от големите луни на Юпитер Калисто и Ганимед, луните на Сатурн Енцелад и Титан, и Тритон на Нептун. Сондата "Галилео" показа също, че огромни петна от червеникав въглерод, съдържащ органичен материал покриват повърхността на Европа, а по-късни наблюдения откриват сол в същите петна – дразнещи улики, които намекват, че под хладната ѝ външност може да се крие подходяща за живеене среда.

И все пак остават големи пропуски в нашето разбиране за Европа: Дали замръзналата ѝ обвивка е дебела няколко километра или десетки километри? Какъв вид химия има подземният ѝ океан и колко дълбок е той? Има ли геотермална дейност на дъното му, която може да осигури енергия за живите организми? Може ли органичният материал от външната обвивка на Европа да осигури храна за подводните създания? Такива въпроси са движещите сили зад мисията на НАСА.

Космическият кораб „Клипър“ е най-големият планетарен изследовател, създаван някога от НАСА, със слънчеви панели с размера на баскетболно игрище. Роботът носи набор от девет най-съвременни инструмента, всеки от които ще записва данни, докато сондата преминава покрай Европа.

„Клипър няма да обикаля около самата Европа поради страхотното магнитно поле на Юпитер - приблизително 20 000 пъти по-силно от това на нашата планета. Радиацията на полето би изпържила всяка електроника, която остава твърде дълго под влиянието му (и може да придаде на луната синьо или зелено сияние). Но космическият кораб ще навлиза и излиза от радиацията, за да направи снимки с висока разделителна способност на 95% от Европа, понякога достигайки до 25 км от нейната повърхност. Тези изображения ще ни дадат най-подробната карта на Европа досега.

Нашите най-добри изображения на Европа досега съдържат ограничени детайли, еквивалентни на това някой, който лети над Земята да може да каже, че Манхатън е остров, разположен между две водни тела, казва планетарният учен Катрин Уокър от Океанографския институт “Уудс Хоул” в Масачузетс. С „Клипър” „ще можем да видим Сентрал Парк, отделни улици и подобни неща“, казва тя, както и да измерим височините на много елементи.

Подобна резолюция ще позволи на изследователите да изследват как ледената обвивка се движи и пропуква, дали съдържа участъци, които се плъзгат една под друга като тектонични плочи на нашата планета и, може би най-важното, дали има проходи или канали, свързващи външната част на Европа с нейния вътрешен океан.

„Клипър” ще използва радар, за да надникне в замръзналата ледена обвивка чак до самото ѝ дъно, търсейки скрити джобове с течна вода, подобни на подледниковото езеро Восток в Антарктика. Такива петна са потенциално обитаеми места, до които богатите на енергия органични молекули на повърхността може да достигат дори по-лесно, отколкото до подледниковия океан.

„Знаем, че животът обича места, където материалите могат да се смесват“, казва астробиологът Кейт Крафт от Лабораторията по приложна физика на Университета “Джон Хопкинс” в Лоръл, Мериленд. „И така, ако видим места като това в рамките на ледената обвивка, това би било наистина завладяващо място, на което бихме могли да се върнем и да опитаме да вземем проби в бъдеще.“

С помощта на устройство, наречено спектрометър, „Клипър” ще изследва какво има в червеникаво-оранжевия органичен материал на повърхността на Европа. Такъв материал има три потенциални произхода: може да излиза от вътрешния океан през пукнатини; резултат е от прости химикали, взаимодействащи с мощното магнитно поле на Юпитер; това са отломки, издухани в космоса от близката вулканична луна Йо, преди да се установят на Европа.

„Клипър” също така ще се присъедини към системата Jovian от Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) на Европейската космическа агенция. Тази мисия ще изследва главно Ганимед и Калисто, но трябва да премине и покрай Европа, предоставяйки възможности на двата космически кораба да работят в тандем, за да разкрият повече за тези светове.

За съжаление, космическият кораб не може да кацне и да вземе проби, но много учени се надяват да забележат гейзери, бликащи от повърхността на Европа. Изображенията от “Хъбъл” отпреди около десетилетие намекват, че е възможно да има такива.

Надяваме се „Клипър” да изясни това, или като заснеме гейзер, или като намери доказателства за скорошно отлагане на повърхността. Ако съществуват, те биха били от голяма полза, тъй като „Клипър” може да успее да ги приближи и да анализира материала, който идва от вътрешността или под ледената покривка.

Никой не е съвсем сигурен колко геологично активно е скалистото дъно на океана на Европа. Някои подозират, че там може да има горещи хидротермални отвори, същите като тези, които съществуват в дълбините на океаните на Земята, осигурявайки топли и енергийни местообитания на микроби, раци и червеи. Но скорошни модели отхвърлиха тази идея въз основа на здравината на скалистата кора и ниската тектонска активност на нашата собствена луна, която е с подобен размер.

Но тези хидротермални системи може да се различават от познатите ни на Земята, казва Пол Бърн, планетарен учен от Вашингтонския университет в Сейнт Луис, който участва в разработването на новите модели.

По време на прелитането си сондата ще измерва магнитните и гравитационните полета на Европа, предоставяйки информация за вътрешния ѝ състав, за да помогне за разрешаването на подобни въпроси.

Въпреки че „Клипър” не е мисия за откриване на живот, тя ще бъде първата, която ще изследва дали този извънземен свят може да поддържа живот. Разбирането на тази замръзнала луна ще даде представа за други като нея като Енцелад и Тритон и, най-вероятно, за ледени океански светове в далечни звездни системи. Нийбър посочва, че в нашата слънчева система има само един сухоземен океански свят – Земята, но поне шест небесни тела, подобни на Европа.

„Ако „Европа Клипър“ покаже, че ледените океански светове са обитаеми“, казва той, „тогава последиците за това колко често срещани са обитаемите среди във Вселената ще са абсолютно потресаващи.“