Для предварительной оценки возможности существования жизни на космическом объекте необходимо знать, какие молекулярные соединения там присутствуют и как они взаимодействуют друг с другом. Согласно данным, полученным с аппарата «Юнона», ученые смогли вычислить перемещение самых простых элементов на поверхности Европы, ледяного спутника Юпитера.
Европа является четвертым по величине спутником Юпитера и одним из немногих объектов в Солнечной системе, имеющих ледяную кору, под которой предположительно находится океан жидкой воды. Этот факт объясняет повышенный интерес астрономов к Европе. Однако возникает вопрос о наличии в океане необходимых элементов. Недавнее исследование ледяного покрова показало, что кислорода в его составе недостаточно.
Ледяная оболочка Европы постоянно подвергается воздействию космических лучей, причем воздействие это очень сильное. Это вызвано близостью к мощной магнитосфере Юпитера, которая заполняет окружающее пространство большим количеством частиц, обладающих значительной энергией. Ежедневная доза на поверхности Европы — 5,4 зиверта. В таких условиях большая часть населения не пережила бы даже суток из-за негативного воздействия радиации.
Заряженные частицы разрушают молекулярные связи в водороде 2O. В результате пересоединения в основном формируются молекулы водорода H 2 и кислород O2. В принципе, кислород может пойти по-разному: его часть растворяется в подледном океане, часть остается на поверхности, а часть рассеивается в атмосфере.
Ранее исследователи пытались определить состав атмосферы и объем вырабатываемого кислорода, используя данные наблюдений и компьютерное моделирование. Однако результаты таких оценок сильно различались: от 5 до 1100 килограммов кислорода в секунду. В 2016 году зонд «Юнона», приблизившийся к Юпитеру, впервые предоставил непосредственные данные, которые позволили провести подобный анализ.
В сентябре 2022 года аппарат «Юнона» сократил расстояние до Европы до 353 километров. Инструмент JADE, предназначенный для изучения магнитосферы и полярных сияний Юпитера, зафиксировал и проанализировал концентрацию ионов в атмосфере спутника – заряженных частиц, возникших в результате воздействия космического излучения.
Используя эти данные, Джейми Залэй из Принстонского университета (США) и его соавторы из других университетов определили точный объем нейтрального водорода H 2, по оценкам, атмосфера Европы теряется со скоростью 1,5 ± 0,8 килограмма в секунду. Содержание нейтрального водорода является полезным показателем для изучения изменений, происходящих с ледяным слоем поверхности спутника.
Предположив, что весь этот H2 прилетает от распада молекул воды во льду, авторы рассчитали, что в том же процессе должно выделяться примерно 12 ± 6 килограммов молекулярного кислорода O 2 в секунду. И это в лучшем случае, ведь авторы исходили из того, что так образуется весь атмосферный H 2, согласно расчетам, выполненным на основе данных, полученных с аппарата «Юнона», по ряду компьютерных моделей предполагалось, что ледяная оболочка должна высвобождать более тонны кислорода в секунду. Однако, реальный показатель оказался не выше 18 килограммов.
В соответствии с данными, полученными в ходе моделирования в предыдущих исследованиях, авторы новой статьи, опубликованной в журнале Nature Astronomy, в результате проведенного анализа было установлено, что на поверхности Европы молекулярный кислород способен образовывать только незначительный, тонкий слой.
Каков объем кислорода, достигающий подледного океана? Согласно результатам других исследований, количество кислорода, проникающего сквозь ледяной покров, может колебаться от 0,3 до 300 килограммов O 2 в секунду. Новый результат — максимум 18 килограммов «производимого» O 2 в секунду — накладывает гораздо более строгие рамки.
Вполне возможно, что в отдалённые эпохи интенсивность образования кислорода была значительно выше, и в результате в ледяной оболочке могли образоваться крупные запасы, поставляющие воду в подлёдный океан. В противном случае, в океане не могли возникнуть условия, подходящие для организмов, нуждающихся в кислороде. Однако, следует учитывать, что для бактерий, не требующих кислорода, его недостаток не является препятствием для существования.
Согласно последним исследованиям, ледяной покров Европы истончается примерно на 1,5 ± 0,8 сантиметра за миллион лет. Эта величина может показаться незначительной, однако, по сути, это ключевой фактор, формирующий поверхность спутника. Он оказывает более существенное воздействие, чем падение метеоритов. Этот факт необходимо принимать во внимание, если мы планируем обнаружить признаки жизни в ледяной оболочке.