Спутник Юпитера Европа — один из немногих миров в Солнечной системе, который потенциально располагает условиями, подходящими для поддержания жизни. Предыдущие исследования показали, что под ледяной корой Европы скрывается соленый океан жидкой воды со скалистым дном.
Однако планетологам не удавалось подтвердить, содержит ли океан Европы химические вещества, необходимые для жизни, особенно углерод.
И вот, воспользовавшись услугами космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб», астрономы обнаружили углекислый газ в определенном регионе на ледяной поверхности Европы. Анализ показывает, что этот углерод, скорее всего, возник в подповерхностном океане, а не был доставлен метеоритами или кометами и не появился в ходе взаимодействия с какими-либо другими внешними источниками. Более того, по геологическим меркам этот углерод появился недавно, что существенно повышает шансы обнаружить жизнь в океане юпитерианской луны.
«На Земле жизнь любит химическое разнообразие – чем больше разнообразия, тем лучше, — говорит Джеронимо Вильянуэва, астроном NASA из Центра космических полетов имени Годдарда (GSFC) в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор одного из двух исследований, которые независимо друг от друга описывают результаты наблюдений «Джеймса Уэбба». — Мы — жизнь, основанная на углероде. Понимание химии океана Европы поможет нам определить, враждебен ли он для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, или может быть хорошим местом для нее».
«Теперь мы думаем, что у нас есть наблюдательные доказательства того, что углерод, который мы видим на поверхности Европы, прибыл из океана, — добавила Саманта Трамбо, астроном из Корнелльского университета в Итаке, штат Нью-Йорк, и ведущий автор второго исследования, анализирующего данные «Джеймса Уэбба». — Это не тривиальная вещь. Углерод является биологически важным элементом».
В октябре 2024 года NASA запустит свой космический аппарат Europa Clipper, который осуществит десятки облетов Европы с целью сбора данных и фотосъемки с близкого расстояния. Это несомненно, приблизит нас к пониманию того, располагает ли спутник Юпитера условиями, подходящими для жизни.
Связь поверхности и океана
«Джеймс Уэбб» установил, что на поверхности Европы наибольшая концентрация углекислого газа наблюдается в регионе под названием Тара Реджио — геологически молодой области с недавно обновленной поверхностью, известной как «территория хаоса». Поверхностный лед был разрушен, и, вероятно, произошел обмен материалом между подповерхностным океаном и ледяной поверхностью.
«Предыдущие наблюдения космического телескопа «Хаббл» свидетельствуют о наличии в регионе Тара Реджио соли из океана, — объяснила Трамбо. — Теперь мы видим, что там также высока концентрация углекислого газа. Мы считаем, что это указывает на то, что углерод берет свое начало в подповерхностном океане».
Обе команды идентифицировали углекислый газ, используя данные спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec). Этот инструмент обеспечивает спектры с разрешением 320 х 320 километров на поверхности Европы, диаметр которой составляет 3 121,6 километра, что позволяет астрономам определять, где именно расположены конкретные химические вещества.
Углекислый газ нестабилен на поверхности Европы. Таким образом, ученые говорят, что он был доставлен на нее недавно — вывод, подкрепляемый тем фактом, что углекислый газ был найден в молодом регионе.
«Эти наблюдения заняли всего несколько минут времени обсерватории [«Джеймса Уэбба»], — прокомментировала Хайди Хаммель, планетолог из Ассоциации университетов по исследованию в области астрономии (AURA). — Даже за такой короткий промежуток времени мы смогли заняться по-настоящему большой наукой. Эта работа дает первый намек на все удивительные научные открытия о Солнечной системе, которые мы сможем сделать с Уэббом [«Джеймсом Уэббом»]».
В поисках шлейфов
Команда Вильянуэвы также искала в данных «Джеймса Уэбба» свидетельства наличия шлейфов водяного пара, извергающихся из-под поверхности Европы. В недалеком прошлом, используя космический телескоп NASA/ESA «Хаббл», ученые сообщили о предварительных обнаружениях шлейфов в 2013, 2016 и 2017 годах. Однако найти окончательные доказательства было сложно.
В данных «Джеймса Уэбба» нет никаких свидетельств активности шлейфов, что позволило команде Вильянуэвы установить строгий верхний предел скорости потенциального выброса материала. Однако исследователи подчеркивают, что необнаружение шлейфов с помощью «Джеймса Уэбба» вовсе не исключает их существование.
«Всегда существует вероятность того, что эти шлейфы непостоянны и что вы можете увидеть их только в определенное время, — сказала Хаммель. — Все, что мы можем сказать со стопроцентной уверенностью, — это то, что мы не обнаружили шлейфы на Европе, когда проводили наблюдения с помощью Уэбба».
Эти результаты помогут в миссиях NASA Europa Clipper и ESA JUICE (уже запущенный зонд для изучения ледяных лун Юпитера).
Оба исследования будут опубликованы в журнале Science 21 сентября.
