Подледный океан Европы оказался источником углекислого газа

Европа — один из немногих миров в Солнечной системе, где потенциально могут существовать условия, пригодные для известной нам формы жизни. В 2000 году данные, полученные с зонда «Галилео», показали, что под ледяной коркой спутника Юпитера может плескаться соленый океан 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.

Один из важнейших «строительных кирпичиков жизни», содержащийся в углекислом газе (С02), — углерод. Он необходим всему живому: без него невозможен синтез белков, жиров и углеводов.

Ученые давно находили следы замороженного углекислого газа на поверхности Европы, но сказать точно, попал он туда из космоса (принесли метеориты), из недр планеты или это результат взаимодействия с магнитосферой Юпитера, специалисты не могли, потому что не хватало информации. Теперь на этот вопрос взялись ответить американские исследователи.

Две группы ученых из Калифорнийского технологического института (США) и Центра космических полетов Годдарда провели независимые друг от друга исследования поверхности Европы на основе данных, полученных космическим телескопом «Джеймс Уэбб». В частности, специалисты проанализировали снимки, сделанные орбитальной обсерваторией, а также воспользовались ее приборами, работающими в ближнем инфракрасном диапазоне (NirCam, NirSpec). Эти инструменты были необходимы ученым, чтобы найти скопления «сухого льда» — замороженной углекислоты, молекулы которой поглощают инфракрасное излучение на конкретных длинах волн. Результаты работы опубликованы в журнале Science. 

Дальше исследователи составили карту распределения углекислого газа по поверхности спутника, после чего сопоставили ее с топографической картой Европы. Оказалось, что самая высокая концентрация углекислого газа наблюдалась в районе Тара (Tara Regio) шириной 1800 километров — в относительно молодой геологической области, представляющей собой впадины, хребты и трещины в ледовом щите Европы. 

Как именно появляются эти структуры, не совсем понятно, но одна из гипотез гласит, что, поднимаясь к поверхности, теплая вода океана может растапливать лед, который со временем повторно замерзает, образуя новые неровности. Таким образом происходит обмен материалом между подледным океаном и поверхностью. То, что там больше всего «сухого льда», указывает на его океанический источник.

И первая, и вторая группа исследователей сделала вывод, что углекислый газ на поверхность Европы попал именно из океанских глубин.

«Этот газ может как находиться в океане в чистом виде, так и возникать на поверхности из-за разложения океанических органических молекул под действием ультрафиолета или космических лучей», — объяснила планетолог Саманта Трамбо, один из авторов научной работы. 

Вопрос о том, пригоден ли подледный океан Европы для возникновения известной нам формы жизни, могут прояснить две космические миссии к Юпитеру и его спутникам. Первая — Jupiter Icy Moons Explorer — стартовала в апреле 2023 года. Вторая — Europa Clipper — запланирована на октябрь 2024-го. Последний аппарат будет оборудован инструментом для изучения магнитосферной плазмы. Устройство поможет определить глубину, соленость подповерхностного океана Европы, а также толщину ледяной корки над ним.