Спутник европа

Состав и поверхность спутника Европа

По плотности достигает 3.013 г/см3, а значит состоит из скалистой части, силикатной породы и железного ядра. Над скалистым интерьером расположен ледяной слой (100 км). Возможно, он отделен внешней корой и нижним океаном в жидком состоянии. Если последний существует, то будет теплым, соленым с органическими молекулами.

Поверхность делает Европу одним из наиболее гладких тел в системе. Располагает незначительным количеством гор и кратеров, потому что верхний слой молодой и остается активным. Полагают, что возраст обновленной поверхности – 20-180 млн. лет.

Художественное видение хлористых солей, пузырящихся в океане Европы

Но экваториальной линии все же немного досталось и заметны 10-метровые ледяные пики (пенитенты), созданные влиянием солнечных лучей. Крупные линии простираются на 20 км и обладают рассеянными темными краями. Скорее всего, появились из-за извержения теплого льда.

Есть также мнение, что ледяная корка может выполнять обороты быстрее внутренней части. Это значит, что океан способен отделять поверхность от мантии. Тогда ледяной слой ведет себя по принципу тектонических плит.

Среди других особенностей заметны линтикулы эллиптической формы, относящиеся к разнообразным куполам, ямам и пятнам. Вершины напоминают старые равнины. Могли сформироваться из-за талой воды, поступающей на поверхность, а грубые узоры – небольшие фрагменты более темного материала.

Европа, запечатленная миссией Галилео

При пролете Вояджера в 1979 году удалось разглядеть красновато-коричневый материал, укрывающий разломы. Спектрограф говорит, что эти участки богаты на соли и осаждаются через испарение воды.

Альбедо ледяной корки – 0.64 (одно из наивысших среди спутников). Уровень поверхностной радиации – 5400 мЗв в день, что убьет любое живое существо. Температурный показатель опускается к -160°C на экваториальной линии и -220°C на полюсах.

Спутники Юпитера — общие сведения

Спутники Юпитера — естественные спутники Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы.
Известны 67 спутников Юпитера, размером от одного километра и до более чем пяти тысяч.

Кроме того, у Юпитера есть и система пылевых колец, о которой мало кто слышал.
Впрочем, эти кольца не такие мощные, как знаменитые кольца Сатурна и в телескоп они не видны.

Спутники Юпитера принято делить на две группы — внутренние и внешние.
Внутренние спутники, 8 штук, вращаются в плоскости экватора Юпитера по круговым орбитам и их также можно разбить на две подгруппы.
Первая подгруппа — группа Амальтеи, самые близкие к Юпитеру спутники: Метида, Адрастея, Амальтея, Теба — в порядке удаления от Юпитера.
Они вращаются по орбитам с радиусом 2-3 радиуса Юпитера от его центра.
Это небольшие спутники, диаметром от 20 до 250 км.
Вторая подгруппа — группа Галилеевых спутников, это самые большие спутники Юпитера.
Они также вращаются по круговым орбитам, сравнительно недалеко от Юпитера.
Вторая группа спутников — Внешние спутники Юпитера. В основном, это небольшие спутники, размером несколько километров, редко больше.
Самый крупный из них — Гималия, её наибольший размер — около 170 км.
Внешние спутники Юпитера вращаются на значительном удалении от Юпитера по эллиптическим орбитам,
которые находятся под значительными углами к экватору Юпитера.
Любопытно, что если внутренние спутники вращаются вокруг Юпитера в одну с ним сторону, то внешние спутники вращаются в основном в противоположном направлении.
Такие орбиты называются ретроградными. Для определённости, собственные имена таких спутников всегда оканчиваются на «е», независимо от того, в честь кого названы.
С Земли внешние спутники Юпитера видны только в большие телескопы из-за малых размеров.

Любопытно, что львиная доля мелких спутников Юпитера (точнее 42 из 67) вращаются по ретроградным орбитам.
То есть, по орбитам вокруг Юпитера в направлении, которое противоположно вращению этой планеты.
Кстати, по традиции, имена таких спутников оканчиваются на «е» независимо от того, в честь кого они были названы.

Спутники Юпитера исследованы мало, за исключением Галилеевых. Коротко посмотрим, чем же они примечательны.

Открытие Европы — объяснение для детей

Считается, что именно Галилео Галилей первым отыскал спутник Юпитера Европу 8 января 1601 года. Однако в то же время ее мог открыть астроном из Германии Симон Мариус, но он не опубликовал свои наблюдения. Хотя спутники называют галилейскими, сам открыватель назвал их планетами Медичи (в честь семьи).

Это полусфера Европы, снятая на камеру аппарата Галилео, расположившимся в 677000 км. Слева – истинный цвет, а справа – улучшенный, чтобы показать детали. В правом нижнем углу заметен кратер Пуйл диаметром в 45 км.

Чтобы дать полное объяснение для детей, следует рассказать, что Галилей нашел спутник на день раньше, но не смог отличить от других лун. Позже он понял, что видит отдельные объекты. Это открытие сыграло важную роль для всего человечества. Ведь тогда люди думали, что Земля – является центром Вселенной, а оказалось, что мы лишь часть единого механизма, причем далеко не главная.

Первоначальные имена предлагал Мариус, настаивающий на использовании героев из греческой мифологии. Но спутники обрели наименования лишь в 19 веке. Европа была красивой девушкой, которую похитил Зевс. Он прибыл к ней в виде белого быка, которого она украсила цветами и поехала на его спине в Крит. Там она стала королевой и родила ему много детей.

Поверхность Европы

Если бы мы оказались на поверхности этого спутника Юпитера, то нашему глазу почти не за что было бы зацепиться. Мы бы увидели лишь сплошную ледяную поверхность, с очень редкими холмами высотой несколько сот метров, да трещинами, пересекающие её в разных направлениях. Лишь около 30 небольших кратеров имеется на всей поверхности, да встречаются области с обломками и ледяными хребтами. Но есть также и огромные, идеально ровные области недавно растекшейся и застывшей воды.

Спутник Юпитера Европа в естественном цвете

Детальных снимков Европы на небольшом расстоянии до сих пор не получено, хотя планируются облеты этого спутника аппаратом JUICE на высоте до 500 км, но случится это лишь в 2030 году. До сих пор наилучшие снимки получены аппаратом «Галилео» в 1997 году, но разрешение их не очень хорошее.

Европа обладает высоким альбедо – отражающей способностью, что говорит о сравнительной молодости льда. Это и неудивительно – Юпитера оказывает мощное приливное воздействие, из-за чего поверхность трескается и на нее выливается огромное количество воды. Европа – геологически активное тело, однако заметить какие-то изменения на ней не удается даже за десятилетия наблюдений.

Однако, находясь на поверхности, мы испытаем невероятный холод – там порядка 150-190 градусов ниже нуля. Кроме того, спутник находится в радиационном поясе Юпитера, и доза радиации, в миллион раз превышающая земную, нас просто убьет.

Сколько спутников у Юпитера?

Несмотря на то, что в настоящее время у Юпитера существует целая свита из почти 80 спутников разных форм и размеров, самыми известными лунами планеты-гиганта считаются Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Каждый из этих спутников по-настоящему уникален. Так, Ганимед считается самой большой луной в Солнечной системе, Каллисто и Европа содержат в себе подледные океаны, а Ио считается самым взрывоопасным местом среди всех планет и спутников нашей звездной системы.

Живописная Ио — самый взрывоопасный объект Солнечной системы

75 остальных спутников Юпитера, среди которых затесались и 5 новых членов огромной юпитерианской семьи, больше похожи не на полноценные спутники, а на захваченные планетой астероиды, которые пытались попасть во внутреннюю часть Солнечной системы, но так и не смогли это сделать из-за огромного притяжения Юпитера. Среди малых спутников планеты чаще всего выделяются Амальтея, Адрастея и Метида, которые, хотя и имеют весьма неправильную форму, выделяются на фоне остальных своими несколько большими размерами.

Примерное изображение спутника Юпитера Амальтеи, названной в честь древнегреческой козы, вскормившей своим молоком младенца Юпитера-Зевса

Учёные давно подозревают, что глобальный океан под толстой коркой льда Европы не пуст. Чтобы проверить это, они хотят — нет, пока ещё не бурить — для начала обследовать поверхность супермощным радаром.

Если слышали историю о том, как Зевс превратился в быка, чтобы похитить девушку, то да будет вам известно, что девушку звали Европой и в честь неё назван один из крупнейших спутников Юпитера. Юпитер, если что, это древнеримская версия имени громовержца, так же, как Венера — это Афродита, Марс — это Арес, Меркурий — это Гермес и так далее.

Когда Галилей в 1609 году впервые увидел Европу и ещё три крохотные точки рядом с огромной планетой, это было сокрушительным ударом по невежественной геоцентрической системе — представлению о том, что вся Вселенная крутится вокруг Земли. Вот вам, пожалуйста, и у других тоже бывают спутники.

Современные астрономы просто замучились пересчитывать многочисленное семейство гиганта Солнечной системы. На сегодняшний день занесли в свои каталоги уже 79 спутников и спутниц. Вполне вероятно, что их там ещё больше. Но интерес к Европе от этого скорее только усиливается.

Она чуть меньше Луны и так же обращена к хозяйской планете одной стороной. Это называется «приливным захватом». Вот только полюбоваться полумесяцем Европы или «полноевропием» с Юпитера не получится — у него же нет поверхности. Зато наоборот — пожалуйста: Европа — твёрдая, так что космонавту можно бродить по ней и обозревать исполинский диск с большим красным пятном на горизонте. Но, правда, с одного полушария — с того, которое смотрит на Юпитер.

Сотни лет все думали: ну, спутник и спутник. Пока в 1960-е не разглядели лёд. И не какой-нибудь, а именно водяной. Притом СПЛОШЬ по всей поверхности.

Потом стало ещё интересней. Планетологи присмотрелись: аккуратный такой, гладкий шарик. Но вот разломы и трещины — весьма любопытны. Учёные всё больше склоняются к тому, что именно так хрустела бы от напряжения эта корка только в одном случае: если бы двигалась несколько быстрее… всего остального. Того, что внутри. Так появилась гипотеза о том, что внутри Европы имеется жидкая начинка. Есть данные, что в какой-то момент скорлупа действительно подвинулась на 80 градусов относительно своего содержимого. Со временем сторонники этой версии накопили настоящее богатство аргументов в её пользу. В 90-е годы спутник «Галилео» обнаружил, что у ледяного шарика есть собственное магнитное поле и оно направлено строго против своего властелина. А чтобы это было так, по законам физики Европе требуется электрический ток. Значит, нужно что-нибудь такое, что его очень хорошо проводит. Ну, например, солёный океан. И что вы думаете? Телескоп «Хаббл» нашёл там и соль — самую обыкновенную, поваренную.

И ещё одна улика. Кратер Пуйл. На этот раз астрономы отдали дань не античной, а кельтской культуре: Пуйл — это мифический валлийский король. Так вот, кратер этот интересен тем, что его пик в два раза выше, чем вся остальная вмятина. Для астрономов всё яснее ясного: ударом корку пробило, и наружу стал пробиваться подтаявший лёд, а то и вовсе жидкая вода. Естественно, всё это моментально замёрзло и осталось так, как есть сейчас.

В общем, всё, буквально всё говорит о том, что вода там таки есть. Спрашивается, откуда ей взяться в такой дали от Солнца? Ведь холодина же — минус 150, а то и все минус 190 на поверхности. Оказывается, всемогущий Юпитер не даёт девушке замёрзнуть совсем: его гравитация создаёт приливные силы, которые греют Европу.

Логика приводит к естественному вопросу: а вдруг там кто-нибудь живёт? На первый взгляд, это сложно себе представить: пусть есть вода, но всё равно — холодно, темно. И биологам тоже было очень сложно, пока они не увидели «чёрных курильщиков».

В полной темноте, на самом дне земных океанов гидротермальные источники поддерживают великое многообразие жизненных форм. На Европе, между прочим, предполагают наличие таких потоков тепла — многочисленных вулканических жерл.

Всё это отправится выяснять автоматическая межпланетная станция Europa Clipper. NASA обещает запустить её в 2023-м, в крайнем случае — в 2025 году. Аппарат сделает нам максимально качественные снимки поверхности Европы и проведёт спектральный анализ, который покажет химический состав. Кроме того, аппарат оснастят мощным радаром, который поможет увидеть Европу «насквозь», то есть определит толщину её ледяной оболочки и будет искать подлёдные водоёмы — наподобие таких, какие есть в Антарктиде.

Пока мы ещё никаких подлёдных европейцев не встретили, но уже за них беспокоимся: даже старый аппарат —»Галилео», который магнитное поле нашёл, специально по завершении миссии на всякий случай бросили на Юпитер, чтоб он там сгорел, а то ещё упадёт чего доброго на Европу и заразит там кого-нибудь нашими земными инфекциями. Мы же не варвары.

Колонизация Европы

Спутник рассматривается как возможная цель размещения на нем земной колонии. Внутренний океан (хотя добраться до него будет непросто: придется бурить сверхглубокие скважины) станет для поселенцев источником воды, воздуха и ракетного топлива.

Передвигаться по ледяной поверхности спутника лучше всего на буере, но приводимом в движение не традиционным парусом (ветры здесь отсутствуют), а любой силовой установкой. Можно также приспособить специальную парусную конструкцию для улавливания солнечного ветра. Корпус этого транспортного средства должен быть максимально защищен от радиации, полозья — широкие и длинные, потому что местный лед испещрен разломами и трещинами.

Среди проблем, с которыми столкнутся колонизаторы, — радиоактивное излучение от Юпитера, способное убить человека буквально за 1 день. Выходом станет размещение поселений под ледяным покровом.

На сателлите незначительная гравитация, это быстро вызовет у жителей физическую слабость, атрофию мышц и разрушение костей.

Океан

«Вояджер-1» и «Вояджер-2», пролетая мимо Европы, передали на Землю снимки, на которых удалось разглядеть очень интересные детали. Поверхность спутника была ярче, чем у нашей Луны, она была изрезана чем-то вроде трещин и хребтов, но кратеров, гор и утёсов было немного. В общем, по сравнению с другими заледенелыми спутниками Солнечной системы, поверхность Европы была очень гладкой. На фотографиях был виден темный лед, который выдавливался наверх сквозь разломы, что намекало на недавнюю активность происходящих здесь процессов. Странным показалось и небольшое количество ударных кратеров, которые за миллиарды лет существования Европы должны были усеять всю её поверхность. Единственным логичным объяснением этого было то, что эти воронки со временем стирались, и что между ледяной корой спутника и твердыми породами, находящимися глубоко внутри, находится слой жидкой воды или льда — более тёплого, чем наверху. 

Сегодня считается, что поверхность Европы приняла свой облик от 180 до 20 миллионов лет назад. Возможно, солёный подлёдный океан Европы сохраняет тепло по сей день. Несколько отдельных групп учёных обнаружили в районе южного полюса спутника мощные водяные шлейфы, извергающиеся из-под поверхности. По мнению специалистов НАСА, есть сразу три убедительных доказательства существования здесь гигантского водоёма. На это указывают магнитометрические исследования, проведенные межпланетной станцией «Галилео». Хребты, изломы и ударные структуры с многокольцевой структурой также указывают на то, что под ледяной корой есть что-то подвижное. И, наконец, о том же самом говорят и особенности рельефа, заставившие исследователей подозревать спутник Юпитера в обладании тектоникой плит.

Таблица характеристик спутников Юпитера

Знак минус «-» в столбце орбитального периода обращения означает ретроградную орбиту.

Николай Курдяпин, kosmoved.ru 

Особенности состава

Спутник Европа, как уже отмечалось, имеет уровень плотности 3,013 г/см3. Так что в его состав входит скалистая часть (силикатная), а также ядерная часть, преимущественно из железа. Сверху располагается слой льда, обладающий толщиной до 100 км. Есть вероятность его отделения посредством жидкой части, которая состоит из солей и молекул органического типа.

Поверхность является преимущественно гладкой, что вызывает среди представителей ученого мира множество споров и противоречий. Ведь на гладких участках иногда выделаются горные вершины и кратеры. Среди ученых есть мнение, что обновленная поверхность имеет возраст, составляющий 20-180 млн. лет. В океане имеются хлористые соли, хоть и в небольшом объеме. Они как бы пузырятся и могут быть легко заметны. На линии экватора можно наблюдать ледяные пики, созданные воздействием лучей Солнца.

Две возможные модели внутреннего строения Европы

Изучение Европы

Европа изучалась большим количеством космических аппаратов. Первыми мимо неё пролетели «Пионер-10» (в 1973 году) и «Пионер-11» (1974). Затем это сделали «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (оба в 1979 году). Последнему удалось сфотографировать темные трещины на поверхности спутника. Межпланетная станция «Галилео» изучала Юпитер и его спутники с 1995 по 2003 год. Именно благодаря ей был открыт океан, скрытый очень толстой ледяной корой. НАСА и ЕКА (Европейское космическое агентство) планируют возобновить непосредственное изучение этого объекта уже через несколько лет. Сюда будет отправлен космический аппарат «Europa Clipper», который совершит от 40 до 45 облетов, чтобы изучить водные шлейфы, извергающиеся спутником на высоту в пару сотен километров.

В двадцатых годах к Европе может полететь и аппарат с весьма оригинальным названием «JUICE» («JUpiter ICy moons Explorer»). Он попытается найти органические молекулы, которые могут указать на наличие здесь жизни. Также он измерит толщину ледяной коры Европы. По плану эта миссия продлится не менее трех лет.

Подповерхностный океан и жизнь на Европе

Хотя Европа намного меньше Земли, и даже немного меньше Луны, однако океан под её ледяным панцирем поистине огромен – запасов воды в нём может быть вдвое больше, чем во всех земных океанах! Глубина этого подповерхностного океана может достигать 100 км.

Количество воды на Земле и на Европе.

Водяной лед на поверхности подвергается действию космической радиации и солнечного ультрафиолета. Из-за этого вода распадается на водород и кислород. Водород, как более легкий газ, улетучивается в космос, а кислород образует тонкую и очень разреженную атмосферу. Мало того, этот кислород может проникать и в воду, благодаря трещинам и перемешиванию льда, и постепенно насыщать её. Хотя этот процесс и медленный, но за миллионы лет, и благодаря большой поверхности, вода в океане Европы вполне могла насытиться кислородом до уровня его концентрации в земной морской воде. Расчеты это также подтверждают.

Мало того, исследования также говорят и в пользу того, что концентрация солей в воде также скорее всего близка к земной морской воде. Температура же её такова, что вода не замерзает, то есть вполне комфортна для живых организмов даже по земным меркам.

В итоге, имеем любопытную и парадоксальную ситуацию – возможность найти жизнь, пусть и микроскопическую, там, где никто её не ожидал встретить. Ведь условия в океане Европы должны быть практически схожими с теми, какие имеются в глубоководных местах земных океанов, а там тоже имеется жизнь. Например, земные экстремофилы вполне хорошо себя чувствуют в таких условиях.

На Европе может иметься собственная экосистема, и при попытках её изучения есть риск нарушить её, занеся туда земные микроорганизмы. Поэтому, когда аппарат «Галилео» выполнил свою миссию, его направили в атмосферу Юпитера где он благополучно сгорел, не оставив после себя ничего, что могло бы случайно попасть на Европу или другие спутники.

Жизнь на Европе без фотосинтеза

Без солнечного света жизнь на Европе никогда не разовьет фотосинтез. Но это не обязательное требование. На Земле большинство растений используют энергию Солнца для приготовления пищи, и не едят другие живые существа для питания. Они известны как автотрофы. Но есть автотрофы, которым Солнце не нужно. Это бактерии, которые размножаются с использованием тепла, исходящего от мантии Земли. Оно выходит из гидротермальных жерл на морском дне.

Во время недавней экспедиции к глубоководным гидротермальным источникам исследователи из Института морской микробиологии им. Макса Планка и Кластера мастерства MARUM обнаружили мидии, которые имеют свои собственные «топливные элементы» на борту. Это симбиотические бактерии, использующие водород в качестве источника энергии.

Европа отвечает элементарными требованиями для существования жизни. Наличие жидкой воды обеспечивает доступ ко многим другим элементам. Это происходит благодаря различным химическим реакциям. Так получаются свободный кислород, перекись водорода, диоксид углерода и диоксид серы. В сочетании с железом, а также такими элементами, как фосфор, эти процессы в конечном итоге приведут к получению всех необходимых соединений.

Жизнь на Европе, в ее океанах, может быть не только микробной, несмотря на чрезвычайно высокое давление. На Земле угорь Simenchelys parasiticus спокойно живет на глубине более километра.  А тихоокеанская гадюка охотится на добычу в 4 километрах ниже поверхности.

Mariana snailfish обитает на глубинах более 8 километров.

Характеристики Европы — объяснение для детей

Главная отличительная особенность Европы – уровень отражения. Альбедо (коэффициент отражения света) ледяной корки составляет 0.64. Это один из наивысших показателей среди спутников в нашей системе. Ученые считают, что перед нами луна с молодой поверхностью (20-180 миллионов лет).

Внутреннее строение Европы

Снимки Галилео дают понять, что луна состоит из силикатной скалы и обладает железным ядром и скалистой мантией (как Земля). Кроме того, внутри расположен слой воды/льда (80-170 км).

Дети должны знать, что в магнитном поле заметны колебания, которые намекают на возможное присутствие океана. Если повезет, то в нем даже могут существовать формы жизни. Именно поэтому ученые настроены так серьезно к этому спутнику.

На поверхности замечено множество трещин. Полагают, что они вызваны приливными силами подповерхностного океана (приближение к орбите заставляет уровень воды подниматься). Интересно, что для добычи образцов не придется сверлить поверхность. В 2013 году Хаббл рассмотрел гейзеры, расположенные на южном полюсе. Но потом шлейфы исчезли, что заставило задуматься над возможной цикличностью этих формирований.

В 2014 году было обнаружено, что спутник может иметь тектонику плит. До этого только Земля обладала динамичной корой.