Согласно двум независимым исследованиям, выполненным с использованием космического телескопа «Джеймс Уэбб», ученые установили, что замороженные отложения углекислого газа на поверхности спутника Юпитера Европы происходят из подледного океана. Это указывает на значительное содержание углерода в океане, достигающем стокилометровой глубины, что является важным фактором для возникновения жизни.
Европа, один из спутников Юпитера, представляет собой уникальный мир в Солнечной системе, где, возможно, существуют условия, подходящие для существования жизни в том виде, как мы ее знаем. В 2000 году информация, собранная аппаратом «Галилео», показали, что под ледяной коркой спутника Юпитера может скрываться океан соленой жидкой воды. Его глубину ученые оценили в 100 километров, а общий объем воды — вдвое больше, чем во всех океанах Земли. Однако неизвестно, присутствуют ли в этом океане химические вещества, необходимые для развития живых организмов.
Углерод, являющийся одним из ключевых элементов, входящих в состав углекислого газа (CO2), играет важнейшую роль в живых организмах. Он необходим для формирования белков, жиров и углеводов.
Несмотря на то, что ранее были обнаружены признаки замороженного углекислого газа на поверхности Европы, установить его происхождение – космическое (доставленное метеоритами), внутреннее, или обусловленное взаимодействием с магнитосферой Юпитера – не представлялось возможным из-за недостатка данных. Теперь американские ученые предприняли попытку найти ответ на этот вопрос.
Независимые исследования поверхности Европы провели две группы ученых из Калифорнийского технологического института (США) и Центра космических полетов Годдарда. Они основывались на данных, полученных космическим телескопом «Джеймс Уэбб». В ходе работ специалисты проанализировали снимки, сделанные орбитальной обсерваторией, а также использовали ее приборы, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне ( NirCam, NirSpec). Эти инструменты понадобились ученым для обнаружения скоплений «сухого льда» — замороженной углекислоты, молекулы которой поглощают инфракрасное излучение на определенных длинах волн. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Затем ученые создали карту распределения углекислого газа по поверхности спутника и сравнили ее с топографической картой Европы. Выяснилось, что наибольшая концентрация углекислого газа зафиксирована в районе Тара (Tara Regio), протяженность которого составляет 1800 километров. Эта область, являющаяся геологически молодой, характеризуется наличием впадин, хребтов и трещин в ледяной оболочке Европы.
Механизм формирования этих структур до конца не ясен, однако существует предположение, что при подъеме к поверхности теплая вода океана способна плавить лед, который впоследствии снова замерзает, создавая новые неровности. Благодаря этому осуществляется перераспределение вещества между подледным океаном и поверхностью. Преобладание «сухого льда» свидетельствует о его происхождении из океана.
Оба исследовательских коллектива пришли к заключению о том, что углекислый газ поднимается на поверхность Европы из океанских глубин.
«Данный газ может существовать в океане в свободной форме, а также образовываться на его поверхности вследствие распада океанических органических молекул под воздействием ультрафиолетового излучения или космического излучения», — объяснила планетолог Саманта Трамбо, один из авторов научной работы.
Определить, может ли подледный океан Европы быть пригодным для существования жизни, как мы ее знаем, помогут две космические миссии, направленные к Юпитеру и его спутникам. Первая — Jupiter Icy Moons Explorer — стартовала в апреле 2023 года. Вторая — Europa Clipper — запуск миссии запланирован на октябрь 2024 года. Последний аппарат будет оснащен прибором для исследования магнитосферной плазмы. Этот прибор позволит установить глубину, соленость подповерхностного океана Европы, а также определить толщину ледяного покрова, расположенного над ним.