Європа (супутник)

Розріз Європи (детальніше пояснення англійською в описі малюнка)

Євро́па (Шаблон:Lang-grc), або Юпітер II — супутник Юпітера, найменший з чотирьох галілеєвих супутників. Європа посідає шосте місце в списку найближчих до Юпітера супутників, а також шосте місце за розміром серед супутників у Сонячній Системі. Відкрита 1610 року Галілео Галілеєм та, можливо, Симоном Маріусом. Супутник було названо на честь фінікійської матері царя Міноса Критського і коханки Зевса. Протягом століть за Європою вели спостереження за допомогою телескопів, а починаючи із 1970-х років — і космічних апаратів, які пролітали поблизу.

Діаметр Європи складає 3138 км, вона трохи менша за Місяць. Європа складається з силікатних порід, має залізо-нікелеве ядро. Дуже розріджена атмосфера Європи переважно складається з кисню. Поверхня з льоду є однією з найбільш гладких у Сонячній системі, має мало кратерів, але багато світло-коричневих тріщин. Існує гіпотеза, що під гладкою поверхнею розташовується водяний океан, в якому могло б існувати життя у вигляді одноклітинних організмів та бактерієподібних істот. Ймовірно, підповерхневий океан не замерзає завдяки припливним силам, періодичні зміни яких викликають деформацію супутника і, як наслідок, нагрівання його надр. Це також є причиною ендогенної геологічної активності Європи, що нагадує тектоніку плит.

Характеристики Європи та можливість існування на ній життя призвели до цілого ряду пропозицій щодо досліджень супутника. Місія космічного апарата «Галілео», яка почалася 1989 року, надала більшу частину сучасних даних про Європу. Запуск апарата для вивчення крижаних супутників Юпітера, Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), відбувся 2023 року. 2024 було запущено зонд Europa Clipper, який має підтвердити або спростувати придатність Європи для життя.

Історія дослідження

Наземні телескопічні спостереження

Європу відкрив Галілео Галілей у січні 1610 року за допомогою винайденого ним телескопа-рефрактора з 20-кратним збільшенням. Перше спостереження супутника Галілей виконав у ніч із 7 на 8 січня 1610 року в Падуанському університеті, однак не зміг відділити Європу від іншого супутника Юпітера Іо та вважав їх єдиним об'єктом, про що зробив запис у своєму щоденнику, фрагмент якого пізніше опубліковано в Stella Gazette. Помилку Галілей виявив наступної ночі, 8 січня 1610 року (цю дату МАС і схвалив як дату відкриття Європи). Відкриття Європи та інших галілеєвих супутників Галілей анонсував у роботі Sidereus Nuncius у березні 1610 року, де назвав їх «зорями Медічі» (на честь Козімо II Медічі, 4-ого великого герцога Тосканського) і позначив римськими цифрами.

Симон Маріус

У своєму виданні Mundus Jovialis, опублікованому 1614 року, німецький астроном Симон Маріус стверджував, що спостерігав Іо та інші супутники Юпітера ще 1609 року, за тиждень до відкриття їх Галілеєм. Галілей висловив сумніви у достовірності цих тверджень і відхилив роботу Маріуса як плагіат. Перше зареєстроване спостереження Маріуса датується 29 грудня 1609 року за юліанським календарем, що відповідає 8 січня 1610 року за григоріанським календарем, яким користувався Галілей.

Назва «Європа» дана Маріусом 1614 року, а ще раніше запропонована Йоганном Кеплером. Супутник названо ім'ям Європи — персонажа давньогрецької міфології, дочки фінікійського царя Тіру та коханки Зевса (Юпітера). Довгий час назва «Європа», як і інші, запропоновані Маріусом для галілеєвих супутників, практично не використовувалася. Вона стала загальновживаною лише в середині XX століття, хоча ідею Кеплера та Маріуса називати супутники планет іменами наближених відповідного бога астрономи підтримали ще століттям раніше — після відкриття декількох супутників у Сатурна. У більшій частині ранньої астрономічної літератури ці супутники позначалися іменем планети з додаванням римської цифри (система, введена Галілеєм); зокрема, Європа була знана як Шаблон:S, або як «другий супутник Юпітера». З відкриттям 1892 року Амальтеї, орбіта якої розташовується ближче до Юпітера, Європа стала третім супутником, а 1979 року космічний апарат «Вояджер» виявив ще три внутрішні супутники. Таким чином, за сучасними даними, Європа — шостий за відстанню від Юпітера його супутник, хоча за традицією її продовжують називати «Юпітер II».

У 1950-х роках було проведено спостереження, внаслідок яких науковці висунули гіпотезу про те, що поверхня Європи складається переважно з водяного льоду. Це відкриття було зроблене за допомогою інфрачервоних спектроскопічних досліджень. У 1957 році Джерард Койпер виявив водяний лід на Європі і Ганімеді.

Вивчення космічними апаратами

Схід Європи над Юпітером. Знімок АМС «Нові обрії», що прямувала до Плутона.

Зображення Європи, отримане «Піонером-10» 1973 року.

Перші знімки Європи з космосу зроблені станціями «Піонер-10» і «Піонер-11», які пролітали біля Юпітера у 1973 і 1974 роках відповідно. Якість цих знімків була краща від тієї, що була доступна телескопам того часу, але все ж вони були нечіткими у порівнянні з зображеннями пізніших місій.

У березні 1979 р. Європу з прольотної траєкторії вивчав «Вояджер-1» (максимальне наближення — 732 тис. км), а в липні — «Вояджер-2» (190 тис. км). Космічні апарати передали якісні знімки супутника та виконали ряд вимірювань. Саме завдяки цим матеріалам і було висунуто гіпотезу щодо існування рідкого океану Європи.

2 червня 1994 року група дослідників з Університету Джонса Гопкінса та Інституту досліджень космосу з допомогою космічного телескопа під керівництвом Дойла Халла виявила в атмосфері Європи молекулярний кисень. Це відкриття було зроблене з допомогою космічного телескопа «Габбл» з використанням Шаблон:Нп.

У 1999—2000 роках галілеєві супутники спостерігала космічна обсерваторія «Чандра», внаслідок чого було виявлено рентгенівське випромінювання Європи та Іо. Ймовірно, воно з'являється при зіткненні з їх поверхнею швидких іонів з магнітосфери Юпітера.

З грудня 1995-го по вересень 2003 р. систему Юпітера вивчав «Галілео». З 35 витків апарата навколо Юпітера 12 були присвячені вивченню Європи (максимальне зближення — 201 км)Шаблон:Sfn. «Галілео» обстежив супутник Юпітера досить детально і його дані підтверджують наявність рідкої частини океану планети. 2003 року «Галілео» був навмисно знищений в атмосфері Юпітера, щоб у майбутньому некерований апарат не впав на Європу і не заніс на супутник земні мікроорганізми.

Космічний апарат «Нові горизонти» 2007 року, пролітаючи біля Юпітера на шляху до Плутона, зробив нові знімки поверхні Європи.

Апарат «Юнона», запущений 5  серпня 2011 року NASA, пролетів повз Європу 29 вересня 2022 року на відстані 352 км. До 2025 року апарат ще пролітатиме повз супутник.

У 2012 році Європейське космічне агентство (ESA) вибрало Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) як заплановану місію. Ця місія включає два обльоти Європи, але більше зосереджена на Ганімеді. 14 квітня 2023 року апарат «JUICE» був запущений, і очікується, що він досягне Юпітера в липні 2031 року після чотирьох допоміжних гравітаційних маневрів і восьми років подорожі. Через рік після досягнення Юпітера відбудеться ще два прольоти повз Європу, під час яких «JUICE» вивчатиме активні регіони, геологічні особливості, склад, океан, атмосферу та шлейфи супутника.

14 жовтня 2024 року космічне агентство NASA запустило апарат Europa Clipper. Прибуття до Європи очікується у квітні 2030 року. Основною науковою метою місії є визначення чи є на Європі місця під її поверхнею, де може існувати життя. Під час виконання місії заплановано дослідити крижаний шар Європи та визначити склад та геологію супутника. Детальне дослідження супутника допоможе краще зрозуміти астробіологічний потенціал Європи як можливого носія позаземного життя.

Станом на 2024 рік космічний телескоп «Джеймс Вебб» не виявив доказів наявності викидів гейзерів на Європі, що може свідчити про їх низьку активність на момент спостереження, вузьку локалізованість або хибність інтерпретації попередніх досліджень. Телескоп мав виконати інфрачервоне дослідження складу викидів гейзерів Європи з метою підтвердження їх водної природи.

Заплановані місії

В останні роки розроблено ряд перспективних проєктів вивчення Європи з допомогою космічних апаратів. Цілі цих місій були різноманітні — від дослідження хімічного складу Європи до пошуку життя в її підповерхневому океані. Кожна місія до Європи повинна бути розрахована на роботу в умовах сильної радіації (близько 540 бер випромінювання за день або Шаблон:Nobr майже у мільйон разів більше природного фону на Землі). За добу роботи в області орбіти Європи апарат, що має алюмінієвий захист завтовшки 1 мм, отримає дозу радіації приблизно 100 тис. рад, 4 мм — 30 тис. рад, 8 мм — 15 тис. рад, 2 см — Шаблон:Nobr рад (для порівняння — в області орбіти Ганімеда дози у 50—100 разів нижчі).

Роботи «кріобот» і «гідробот» в океані Європи (в уяві художника).

Одна з пропозицій, висунутих 2001 року, опирається на створення великого атомного зонда («кріобота»), який би плавив поверхневий лід, доки б не досягнув підповерхневого океану. Після досягнення ним води був би розгорнутий автономний підводний апарат, який би зібрав необхідні зразки та надіслав би їх назад на Землю. І «кріобот», і «гідробот» повинні були б піддатися надзвичайно ретельній стерилізації для уникнення виявлення земних організмів замість організмів Європи та перешкоджання забруднення підповерхневого океану. Ця запропонована місія ще не досягла серйозного етапу планування.

У 2011 році Planetary Science Decadal Report рекомендувало місію до Європи. У відповідь NASA спланувало місії Europa Clipper та Europa Lander. 13 січня 2014 року комітет з асигнувань Палати представників оголосив про новий двопартійний законопроєкт, який включає 80 мільйонів доларів для продовження вивчення концепції місії Europa. Бюджет NASA на 2021 фінансовий рік у зведеному законопроєкті Конгресу про витрати не містить жодних формулювань, які б передбачали фінансування посадкового модуля «Європа», як це було в попередніх законопроєктах, що робить майбутнє місії невизначеним.

Скасовані місії

Концепція місії

Заплановані місії для вивчення Європи (пошуку рідкої води і життя) часто закінчуються скасуванням чи скороченнями бюджету.

На початку 2000-х Jupiter Europa Orbiter під керівництвом NASA та Jupiter Ganymede Orbiter під керівництвом ESA були запропоновані разом як велика стратегічна наукова місія до крижаних супутників Юпітера, назва спільної місії ─ Europa Jupiter System Mission із запланованим запуском у 2020 році. 2009 року їй було надано пріоритет над Titan Saturn System Mission. Тоді була конкуренція з боку інших пропозицій. Японія запропонувала Jupiter Magnetospheric Orbiter.

Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) був частково розробленим космічним апаратом з іонними двигунами, і був скасований у 2005 році через брак коштів. Це було частиною проєкту Прометей (Prometheus). Місія Europa Lander Mission запропонувала для JIMO невеликий посадковий апарат Europa з ядерним двигуном. Він подорожував би з орбітальним апаратом, який також функціонував би як ретранслятор зв'язку із Землею.

Europa Orbiter — проєкт НАСА, мета якого полягала б у тому, щоб визначити розмір океану та його зв'язок із глибинних надр. Корисне навантаження приладів може включати радіопідсистему, лазерний висотомір, магнітометр, зонд Ленгмюра та картографічну камеру. Запуск супутника Europa Orbiter був запланований у 1999 році, але скасований у 2002 році. Цей орбітальний апарат мав спеціальний радар, що проникає крізь лід, який дозволяв йому виконувати сканування під поверхнею.

Шаблон:Нп входив до концепції «космічного бачення» (Шаблон:Lang-en) ЄКА з 2007 року. Іншим запропонованим варіантом був «Ice Clipper», подібний до місії «Deep Impact». Він повинен був доставити до Європи імпактор, який вріжеться в неї та створить шлейф уламків порід. Їх згодом зібрав би малий космічний апарат, що пролітав би крізь цей шлейф.

Більш амбіційні ідеї включали в себе молоткові дробарки у поєднанні з тепловими свердликами для пошуку живих організмів, які могли б бути заморожені неглибоко під поверхнею.

Інша пропозиція, висунута в 2001 році, передбачає створення великого ядерного «талого зонду» (кріобота), який би розтоплював лід, поки не досягне океану. Досягнувши води, він розгорнув би автономний підводний апарат (гідробот), який би збирав інформацію і надсилав її назад на Землю. І кріобот, і гідробот повинні будуть пройти певну форму екстремальної стерилізації, щоб запобігти виявленню земних організмів замість місцевого життя і запобігти забрудненню підводного океану. Цей запропонований підхід ще не досяг формальної стадії концептуального планування.

Спільна (НАСА, ЄКА, JAXA, Роскосмос) космічна програма «Europa Jupiter System Mission» (EJSM), схвалена у лютому 2009 року і запланована на 2020 рік, повинна була складатися з чотирьох апаратів: «Jupiter Europa Orbiter» (НАСА), «Jupiter Ganymede Orbiter» (ЄКА), «Jupiter Magnetospheric Orbiter» (JAXA) і «Jupiter Europa Lander». Однак 2011 року програма була скасована у зв'язку з виходом США та Японії з проєкту з фінансових міркувань. Після цього кожна сторона-учасник, за винятком Японії, самостійно розвивала свої проєкти.

Фізичні характеристики

Порівняння розмірів Землі, Місяця та Європи

За розміром Європа трохи менша за Місяць. Маючи діаметр 3122 км, вона займає шосте місце за величиною серед супутників і п'ятнадцяте — серед усіх об'єктів Сонячної системи. Це найменший із галілеєвих супутників. Однак маса Європи більша, ніж у всіх відомих супутників у Сонячній системі, що поступаються їй за розмірами, разом узятих. Її середня густина — Шаблон:S вказує на те, що вона складається переважно з силікатних порід і, таким чином, схожа за складом на планети земної групи.

Походження та еволюція

Ймовірно, Європа (як і інші галілеєві супутники) сформувалася з газопилового диска, що оточував Юпітер. Цим пояснюється те, що орбіти цих супутників близькі до колових і радіуси орбіт регулярно збільшуються. Цей диск міг сформуватися навколо протоюпітера шляхом виведення частини газу, що складав початкову масу майбутньої планети, у процесі гідродинамічного колапсу. Внутрішня частина диска була тепліша від зовнішньої, і тому внутрішні супутники містять менше води та інших летких речовин. Якщо газовий диск був достатньо гарячим, то тверді частинки з перенасиченої пари при досягненні розмірів близько 1 см могли доволі швидко осідати в середній площині диска. Потім, завдяки механізму гравітаційної нестійкості Голдрайха — Уорда, з тонкого шару сконденсованої твердої речовини в газовому диску починають утворюватися тіла розмірами в декілька кілометрів. Ймовірно, через ситуацію, подібну до картини формування планет у Сонячній туманності, формування супутників Юпітера відбулося порівняно швидко.

Оскільки Європа містить менше льоду, ніж інші великі супутники Юпітера (крім Іо), вона була сформована в епоху, коли завершилася конденсація льоду в речовину супутників. Можливі дві крайні моделі завершення конденсації льоду. У першій (аналогічній до моделі Поллака та Рейнольдса) вважається, що температура нещодавно утвореної частинки визначається балансом між енергією, яка поглинається нею від Сонця, та енергією, яка випромінюється нею в простір, і не враховується прозорість диска в ближній інфрачервоній області. У другій моделі вважається, що температура визначається конвективним перенесення енергії в межах диска, а також враховується, що диск непрозорий. Відповідно до першої моделі, конденсація льоду завершилась близько Шаблон:S років після формування Юпітера, а для другої моделі цей період становив Шаблон:S років (до уваги береться температура конденсації близько 240 К).

На початкових етапах історії Європи її температура могла перевищувати 700 К, що могло призвести до інтенсивного виділення летких речовин, які гравітація Європи не могла утримати. Подібний процес відбувається на супутнику і зараз: водень, що утворюється при радіолізі льоду, покидає Європу, а кисень затримується, утворюючи тонку атмосферу. Залежно від темпу виділення тепла в надрах, декілька десятків кілометрів кори можуть перебувати у розплавленому стані.

Внутрішня будова Європи

Будова Європи

Європа більше схожа на планети земної групи, ніж інші «крижані супутники», і складається переважно із кам'янистих порід. Зовнішні шари супутника (товщиною ймовірно 100 км) складаються з води — частково у вигляді крижаної кори товщиною Шаблон:Nobr, а частково, мабуть, у вигляді підповерхневого рідкого океану. Глибше залягають силікатні гірські породи, а в центрі, ймовірно, розташовується невелике металеве ядро. Головна ознака наявності океану — магнітне поле Європи, виявлене «Галілео». Воно завжди направлене проти юпітеріанського, хоча останнє на різних ділянках орбіти Європи орієнтоване по різному; його створюють електричні струми, індуковані в надрах Європи магнітним полем Юпітера. Вважається, що у складі Європи є шар із дуже хорошою провідністю — найімовірніше, океан солоної води. На існування океану також вказує те, що кора Європи колись зсунулася на 80° відносно надр, що було б малоймовірним, якби вони тісно прилягали один до одного.

Склад

Космічний апарат «Галілео» виявив, що Європа має слабкий магнітний момент, який викликаний змінами зовнішнього магнітного поля (оскільки поле Юпітера в різних частинах орбіти супутника є різним). Індукція магнітного поля Європи на її магнітному екваторі — близько Шаблон:S. Це ушестеро менше, ніж у Ганімеда, і вшестеро більше, ніж у Каллісто. Згідно з розрахунками, рідкий шар на цих супутниках починається глибше і має температуру суттєво нижчу від нуля (при цьому вода залишається в рідкому стані завдяки високому тиску). Існування змінного магнітного поля потребує шару високоелектропровідного матеріалу під поверхнею супутника, що є додатковим підтвердженням великого підповерхневого океану із солоної води в рідкому стані.

Спектральний аналіз темних ліній та плям на поверхні показав наявність солей, зокрема, сульфату магнію («англійської солі»). Червонуватий відтінок дає змогу припустити наявність також сполук заліза і сірки. Ймовірно, вони містяться в океані Європи та вивергаються на поверхню через ущелини, після чого застигають. Крім того, виявлені сліди перекису водню і сильних кислот (наприклад, існує можливість того, що на супутнику є гідрат сірчаної кислоти).

Інша гіпотеза щодо кольорових ділянок полягає в тому, що вони складаються з абіотичних органічних сполук, які називаються толінами. Для того, щоб на Європі утворилися кольорові толіни, повинно бути джерело матеріалів (вуглецю, азоту та води) і джерело енергії для протікання реакцій. Передбачається, що домішки у водно-крижаній корі Європи можуть як з'являтися з надр під час кріовулканічні події, що повертають тіло на поверхню, так і накопичуватися з космосу як міжпланетний пил. Толіни мають важливе астробіологічне значення, оскільки вони можуть відігравати певну роль у пребіотичній хімії та абіогенезі.

Присутність хлориду натрію у внутрішньому океані припускали на основі особливості поглинання довжини хвилі 450 нм, характерної для опромінених кристалів NaCl, яку помітили під час спостережень телескопом Габбла областей хаосу, які, як припускають, є областями недавнього підповерхневого апвелінгу. Підземний океан Європи містить вуглець, і його спостерігали на поверхневому льоду у вигляді концентрації вуглекислого газу в Tara Regio, геологічно молодою ділянкою.

Джерела тепла

Європа отримує теплову енергію від припливного нагрівання, яке відбувається через процеси припливного тертя та припливного нагрівання, спричинені припливним прискоренням: енергія обертання розсіюється у вигляді тепла в ядрі супутника, внутрішньому океані та крижаній корі. Надра супутника також можуть отримувати тепло завдяки радіоактивному розпаду.

Припливне тертя

Файл:NASA-JPL - PIA10149 (pd).ogv Океанські припливи перетворюються на тепло за рахунок втрат на тертя в океанах та їхньої взаємодії з твердим дном і верхньою крижаною корою. Наприкінці 2008 року було висловлено припущення, що Юпітер може зігрівати океан Європи, генеруючи великі планетарні припливні хвилі на Європі внаслідок нахилу її осі. Це створює так звані хвилі Россбі, які рухаються досить повільно, лише кілька кілометрів на день, але можуть генерувати значну кінетичну енергію. Для поточного осьового нахилу в 0,1° резонанс від хвиль Россбі містив би 7,3 Шаблон:E Дж кінетичної енергії, що в 2000 разів більше, ніж у основних припливних деформацій. Дисипація цієї енергії може бути основним джерелом тепла в океані Європи.

Припливне нагрівання

Приливне нагрівання перемішує внутрішні шари Європи та її льодовий покрив, стаючи джерелом тепла. Залежно від величини нахилу, тепло, що генерується океанським потоком, може бути в 100 або навіть 1000 разів більшим за тепло, яке виробляється внаслідок нагрівання скелястого ядра Європи внаслідок гравітаційного впливу Юпітера та інших супутників, що обертаються навколо цієї планети. Дно океану Європи може нагріватися через постійне припливне нагрівання супутника, що викликає гідротермальну активність, схожу на підводні вулкани в океанах Землі.

Експерименти та моделювання льоду, опубліковані у 2016 році, вказують, що дисипація під час приливного нагрівання може генерувати на порядок більше тепла в льодовому покриві Європи, ніж вчені припускали до того. Їхні результати свідчать, що більшість тепла, що генерується льодом, насправді походить від кристалічної структури льоду (ґратки) в результаті деформації, а не від тертя між крижинками.

Радіоактивний розпад

Крім припливного нагрівання, внутрішня частина Європи також може нагріватися за рахунок розпаду радіоактивного матеріалу (радіогенне нагрівання) в кам'янистій мантії. Але спостережувані моделі та значення у 100 разів вищі за ті, які можуть бути отримані лише за допомогою радіогенного нагрівання, таким чином вказуючи на те, що припливне нагрівання відіграє провідну роль в Європі.

Орбіта й обертання

Анімація, що показує орбітальний резонанс Іо з Європою та Ганімедом

Європа обертається навколо Юпітера по орбіті радіусом Шаблон:Nobr, роблячи повний оберт за 3,551 земної доби. Орбіта супутника майже колова (ексцентриситет дорівнює всього Шаблон:Nobr) і слабко нахилена до площини екватора планети (на Шаблон:Nobr). Як і всі галілеєві супутники, Європа завжди повернута до Юпітера однією і тією ж стороною (перебуває у припливному захопленні). У центрі цієї сторони Юпітер завжди перебуває прямо над головою. Через цю точку проведений нульовий меридіан Європи.

Деякі дані вказують на те, що припливне захоплення супутника неповне і його обертання трохи асинхронне: Європа обертається навколо власної осі швидше, ніж навколо планети, або принаймні так було в минулому. Це свідчить про асиметричний розподіл маси в її надрах і про те, що крижана кора відділена від кам'яної мантії шаром рідини.

Хоча ексцентриситет орбіти Європи невеликий, він дає початок її геологічній активності. Коли Європа наближається до Юпітера, їхня припливна взаємодія посилюється, і супутник трохи витягується в напрямку на планету. Через половину періоду обертання Європа віддаляється від Юпітера і припливні сили слабшають, даючи їй змогу знову стати округлішою. Через ексцентричність орбіти Європи її припливні горби періодично зміщуються по довготі, а через нахил її осі обертання — по широті. Величина припливних деформацій, згідно з розрахунками, лежить у межах від 1 м (якщо супутник повністю твердий) до 30 м (якщо під корою є океан). Ці регулярні деформації сприяють перемішуванню і нагріванню надр Європи. Тепло стимулює підземні геологічні процеси та, ймовірно, дає підповерхневому океану змогу залишатися рідким. Першоджерелом енергії для цього процесу є обертання Юпітера навколо власної осі. Його енергія перетворюється на енергію орбітального руху Іо через припливи, викликані цим супутником на Юпітері, а потім передається Європі та Ганімеду з допомогою орбітальних резонансів — їхні періоди обертання відносяться як 1:2:4. Якби не взаємодія Європи з іншими супутниками, її орбіта з часом стала б коловою через дисипацію припливної енергії, і нагрівання надр припинилося б.

Поверхня

Зображення Європи, отримане «Галілео», у нейтральних тонах, на якому видно лінії

Поверхня Європи є одна з найрівніших у Сонячній системі, на ній відсутні гори та кратери, лише інколи трапляються пагорби, що мають висоту декілька сотень метрів. Високе альбедо поверхні — близько Шаблон:Nobr свідчить про те, що лід досить чистий, поверхня супутника дуже активна, отже, супутник «молодий»; вважається, що чим чистішим є лід на поверхні «крижаних супутників», тим вони молодші. Кількість кратерів невелика — є лише 30 найменованих кратерів діаметром понад 5 км, що теж свідчить про відносно невеликий вік поверхні. Виходячи з оцінок частоти кометного бомбардування, яке зазнає Європа, вік поверхні становить від 20 до 180 млн років, тож Європа геологічно ще досить активна. Водночас порівняння світлин поверхні зроблених «Вояджером» і «Галілео» не виявило помітних змін за 20 років. Серед науковців немає повного консенсусу щодо того, як утворилися деталі, спостережувані на поверхні Європи.

Екватор Європи може бути вкритий крижаними шипами, які називаються кальгаспорами, що можуть досягати 15 метрів заввишки. Їхнє утворення відбувається під дією прямого сонячного світла поблизу екватора, що спричиняє підйом льоду, утворюючи вертикальні тріщини. Хоча зображення, доступні з орбітального апарата «Галілео», не мають відповідної роздільної здатності для підтвердження, радарні та теплові дані узгоджуються з цим припущенням.

Карта Європи, складена Геологічною службою США

Температура поверхні змінюється від −150 до −190 °C. На поверхні супутника високий рівень радіації, оскільки орбіта Європи проходить через потужний радіаційний пояс Юпітера. Денна доза становить близько 5,4 Зв — майже у мільйон разів більше, ніж на Землі. Такої дози достатньо, щоб викликати променеву хворобу в людей.

Характер поверхні Європи на дрібних масштабах залишається невідомим, оскільки найбільш деталізований знімок поверхні, зроблений апаратом «Галілео» з висоти 560 км 16 грудня 1997 року, має роздільність лише 6 м на піксель. Ще 15 зображень мають роздільність Шаблон:S на піксель. Знімок однієї з найцікавіших з наукового погляду областей Європи — плями Тера (Шаблон:Lang-la) — має роздільність 220 м на піксель. Деталізованіші знімки будуть отримані не раніше липня 2032 року, коли апарат JUICE здійснить два обльоти навколо Європи на висоті 400—500 км.

Вся поверхня Європи вкрита лініями, що перетинаються, розломами та тріщинами у поверхневому льодовику. Деякі розломи майже повністю охоплюють планету. Система тріщин у декількох місцях нагадує тріщини на льодовому панцирі поблизу північного полюса Землі. Нерідко на поверхні спостерігаються подвійні та навіть потрійні льодові хребти. Є смуги з темними краями, що пояснюється специфічним явищем кріовулканізму (виверження води з-під льоду в центрі тріщин). Явищами кріовулканізму пояснюють також і наявність малих і великих темних плям, як ділянок виверження на поверхню глибинного льоду і, можливо, води.

Рельєф деяких ділянок поверхні дає підстави вважати, що раніше океан планети не був суцільно замерзлим, у воді плавали айсберги та льодовики, які пізніше, у процесі похолодання, вмерзли у сучасну суцільно-льодову поверхню. Хвилясті ділянки імовірно свідчать на користь припущення про стискання льодового панцира. Кратер Пуйл, у центрі якого є гірка, може бути виходом м'якого льоду або води через отвір, пробитий метеоритом.

Мозаїка отриманих Галілео зображень, на якій спостерігаються риси, що свідчать про можливу геологічну активність: лінії, куполи, впадини та хаос Конемари.

Зображення підвищеної колірності, частина Хаосу Конемари, на якому видно крижані щити до 10 км у поперечнику. Білі області — промені викидів з кратера Пуйл.

Кряжисті «гори», заввишки до 250 метрів, та гладенькі площини змішані докупи при близькому розгляді Хаосу Конемари.

Дві можливі моделі Європи

Чорний курець в Атлантичному океані. Термальні джерела, що виникають завдяки геотермальній енергії, створюють хімічно нерівноважний стан, який може постачати енергію для життя.

Ландшафти Європи поділяються на такі основні типи:

• Рівнини.
• Хаотичні ділянки (хаоси).
• Ділянки ліній і смуг.
• Хребти.
• Кратери.

Лінії

Поверхня Європи покрита великою кількістю ліній, що перетинаються між собою. Це розломи та тріщини в її крижаному панцирі. Деякі з них оперізують Європу майже повністю. Система тріщин у ряді місць нагадує тріщини на крижаному панцирі Північного Льодовитого океану Землі.

Ймовірно, поверхня Європи зазнає поступових змін — зокрема, утворюються нові розломи. Вони іноді перевищують 20 км у ширину і часто мають темні розмиті краї, поздовжні борозни і центральні світлі смуги. При детальному розгляді видно, що краї деяких тріщин зміщені відносно один одного, а підповерхнева рідина, ймовірно, іноді підіймалася по тріщинах вгору.

За найімовірнішою гіпотезою, ці лінії — результат розтягу та розтріскування кори Європи, причому по розломах на поверхню виходив розігрітий лід знизу. Це явище нагадує спрединг в океанічних хребтах Землі. Вважається, що ці тріщини з'явилися під дією припливних сил Юпітера. Оскільки Європа перебуває в припливному захопленні, система тріщин повинна бути орієнтована відносно напрямку на планету певним і передбачуваним чином. Однак так направлені лише відносно молоді розломи. Інші орієнтовані інакше, і чим вони старші, тим більшою є ця відмінність. Це може пояснюватися тим, що поверхня Європи обертається швидше надр: крижана кора супутника, відділена від надр шаром рідкої води, прокручується відносно ядра під дією сил тяжіння Юпітера. Порівнюючи фотографії «Вояджера» і «Галілео», вчені зробили висновок, що повний оберт зовнішньої крижаної кори відносно надр супутника займає не менше Шаблон:Nobr.

Хребти

Дві моделі кріовулканізму на Європі залежно від товщини шару океану

На Європі є протяжні здвоєні хребти; можливо, вони утворюються в результаті наростання льоду вздовж кромок тріщин, що відкриваються і закриваються.

Нерідко зустрічаються і потрійні хребти. Спочатку в результаті припливних деформацій у крижаному панцирі утворюється тріщина, краї якої розігрівають навколишній простір. В'язкий лід внутрішніх шарів розширює тріщину та підіймається вздовж неї до поверхні, згинаючи її краї в сторони і вгору. Вихід в'язкого льоду на поверхню утворює центральний хребет, а загнуті краї тріщини — бокові хребти. Ці процеси можуть супроводжуватися розігрівом, аж до плавлення локальних областей і можливих проявів кріовулканізму.

Lenticulae («веснянки»)

На поверхні були виявлені темні «веснянки» (Шаблон:Lang-la) — випуклі та вгнуті утворення, які могли сформуватися в результаті процесів, аналогічних до лавових виливів (під дією внутрішніх сил «теплий», м'який лід рухається від нижньої частини поверхневої кори вгору, а холодний лід осідає, занурюючись вниз; це ще один із доказів наявності рідкого, теплого океану під поверхнею). Вершини таких утворень схожі на ділянки навколишніх рівнин. Це вказує на те, що «веснянки» сформувалися при локальному підніманні цих рівнин. Зустрічаються і більші темні плями неправильної форми, утворені ймовірно в результаті розплавлення поверхні під дією припливів океану або в результаті виходу в'язкого льоду на поверхню. Таким чином, за темними плямами можна робити висновок про хімічний склад внутрішнього океану і, можливо, прояснити в майбутньому питання про існування в ньому життя.

Одна із гіпотез каже, що «веснянки» були сформовані діапірами розігрітого льоду, що протикали холодний лід зовнішньої кори (аналогічно до магматичних вогнищ у земній корі). Нерівні нагромадження «веснянок» (названі хаосами, наприклад, Конемарський хаос) сформовані багатьма невеликими фрагментами кори, включеними у відносно темну матерію, і їх можна порівняти з айсбергами, вмороженими в замерзле море.

Згідно з альтернативною гіпотезою, «веснянки» є невеликими хаотичними районами, і видимі ями та плями насправді не існуть і були лише неправильною інтерпретацією ранніх зображень «Галілео» з низькою роздільною здатністю.

У листопаді 2011 року група дослідників з Техаського університету в Остіні та інших міст представила докази в журналі Nature, які свідчать про те, що багато об'єктів «хаосу» на Європі знаходяться на вершині величезних озер рідкої води. Ці озера були б повністю вкриті крижаною корою Європи та відрізнялися б від рідкого океану, який, як вважають, існує дедалі нижче за неї. Для повного підтвердження існування озер знадобиться космічна місія, спрямована на фізичне або непряме дослідження крижаної кори, наприклад, за допомогою радара.

Робота, опублікована дослідниками з коледжу Вільямса, свідчить про те, що рельєф хаосу може являти собою місця, де падаючі комети проникали крізь крижану кору в підводний океан.

Інші геологічні структури

На поверхні супутника є протяжні широкі смуги, покриті рядами паралельних поздовжніх борозен. Центр смуг світлий, а краї темні та розмиті. Ймовірно, смуги утворилися в результаті серії кріовулканічних вивержень вздовж тріщин. При цьому темні краї смуг, можливо, сформувалися в результаті викиду на поверхню газу та уламків гірських порід. Є смуги й іншого типу, які, ймовірно, утворилися в результаті «розходження» двох поверхневих плит, із подальшим заповненням тріщини речовиною з надр супутника.

Рельєф деяких ділянок поверхні вказує на те, що тут лід колись був розплавлений, і у воді плавали крижини та айсберги. Видно, що крижини (вморожені наразі у крижану поверхню) раніше були одним цілим, але потім розійшлися і повернулися. Деякі ділянки з хвилястою поверхнею утворилися, мабуть, у результаті процесів стиснення крижаного панцира.

Примітна деталь рельєфу Європи — ударний кратер Пуйл, центральна гірка якого вища, ніж кільцевий вал. Це може свідчити про вихід в'язкого льоду або води через отвір, пробитий астероїдом.

Підповерхневий океан

Наведені вище характеристики поверхні Європи прямо чи опосередковано свідчать про існування рідкого океану під крижаною корою. Більшість вчених вважають, що він сформувався завдяки теплу, яке генерується припливами. Нагрівання внаслідок радіоактивного розпаду, яке є майже таким самим, як і на Землі (на кілограм породи), не може достатньо сильно розігріти надра Європи, тому що супутник набагато менший. Температура поверхні Європи становить у середньому близько 110 К (Шаблон:Nobr) на екваторі та всього 50 К (Шаблон:Nobr) на полюсах, що надає поверхневому льоду високу міцність. Першим натяком на існування підповерхневого океану стали результати теоретичного вивчення припливного розігрівання (внаслідок ексцентриситету орбіти Європи та орбітального резонансу з іншими галілеєвими супутниками). Коли космічні апарати «Вояджер» і «Галілео» отримали знімки Європи (а другий ще й виміряв її магнітне поле), дослідники отримали нові ознаки наявності цього океану. Яскравим прикладом є «хаотичні області», які часто зустрічаються на поверхні Європи. Деякі вчені інтерпретують їх як місця, у яких підповерхневий океан колись розплавив крижану кірку. Однак ця інтерпретація є доволі суперечливою. Більшість планетологів, що вивчають Європу, надають перевагу моделі «товстого льоду», у якій океан рідко (якщо це взагалі ставалося) безпосередньо виходив на сучасну поверхню. Оцінки товщини крижаної оболонки варіюють від одиниць до десятків кілометрів.

Найкращим доказом моделі «товстого льоду» є вивчення великих кратерів Європи. Найбільші з них оточені концентричними кільцями та мають плоске дно. Ймовірно, лід, що його покриває, є відносно свіжим — він з'явився після удару, який пробив крижану кору. На основі цього та розрахункової кількості тепла, згенерованого припливами, можна розрахувати, що товщина кори з твердого льоду становить близько Шаблон:S, включаючи піддатливий шар із «теплого льоду». Тоді глибина рідкого підповерхневого океану може досягати близько 100 км, а його об'єм — Шаблон:Nobr, що вдвічі більше об'єму Світового океану Землі.

Модель «тонкого льоду» передбачає, що товщина крижаної оболонки Європи може становити всього кілька кілометрів. Однак більшість вчених дійшли до висновку, що ця модель розглядає лише верхні шари кори Європи, пружні та рухомі через дію припливів Юпітера, а не крижану кору в цілому. Одним із прикладів є аналіз на вигин, у якому кора супутника моделюється як площина чи сфера, обважнена і зігнута під впливом великого навантаження. У цій моделі вважається, що товщина зовнішньої пружної крижаної кірки може становити всього 200 м, а це означає постійні контакти підповерхневої рідини з поверхнею через відкриті борозни, що викликає формування хаотичних областей.

У вересні 2012 року група вчених із Карлового університету (Прага, Чехія) на Європейському планетологічному конгресі EPSC оголосила, що області з відносно тонким крижаним щитом — доволі рідкісне та короткочасне явище: вони заростають всього за десятки тисяч років.

У березні 2013 року вчені з Каліфорнійського технологічного інституту висунули гіпотезу, згідно з якою підлідний океан Європи не ізольований від навколишнього середовища і обмінюється газами та мінералами з покладами льоду на поверхні, що вказує на відносно багатий хімічний склад вод супутника. Це також може означати, що в океані може накопичуватися енергія, а це серйозно збільшує шанси на зародження в ньому життя. До такого висновку вчені дійшли, вивчивши інфрачервоний спектр Європи (в інтервалі довжин хвиль Шаблон:NobrШаблон:Nobr) з допомогою спектроскопа OSIRIS гавайської обсерваторії Кека. Роздільність отриманих спектрограм приблизно у 40 разів вища, ніж у спектрограм, отриманих інфрачервоним спектрометром NIMS зонда «Галілео» наприкінці 1990-х років. Це відкриття означає, що контактні дослідження океану Європи можуть бути технологічно набагато спрощені — замість буріння крижаної кори вглиб на десятки кілометрів достатньо (як і у випадку з супутником Сатурна Енцеладом) просто взяти пробу з тієї частини поверхні, яка контактує з океаном. Орбітальний зонд Європейського космічного агентства JUICE, запущений 14 квітня 2023 року, в липні 2031 року досягне Юпітера, після чого здійснить два обльоти Європи, за які просканує поверхню супутника на глибину до 9 км і виконає спектральний аналіз вибраних ділянок поверхні.

Океани, виходячи з характеру магнітних полів, є також на Ганімеді та Каллісто, але рідкий шар води там, мабуть, знаходиться ще глибше, ніж в океані Європи, температура його нижча нуля, а рідка фаза води підтримується за рахунок великого тиску.

Магнітне поле Європи у полі Юпітера (вид на ведучу півкулю супутника). Червона смуга — напрямок руху «Галілео» і одночасно екватор Європи. Видно, що магнітні полюси Європи сильно відхилені від географічних (причому їхнє положення постійно змінюється залежно від напрямку зовнішнього поля)

Шлейфи

Складені фотографії ймовірних водяних шлейфів на Європі

У 2012 році телескоп Габбла отримав зображення Європи, яке було інтерпретовано як шлейф водяної пари, що виривається біля її південного полюса зі швидкістю близько 700 м/с. Зображення показує, що шлейф може заввишки понад 200 км, що у понад 20 разів перевищує висоту гори Еверест, хоча нещодавні спостереження та моделювання свідчать про те, що типові шлейфи Європи можуть бути набагато меншими. Було зроблено припущення, що якщо шлейфи існують, то вони є епізодичними і, ймовірно, з’являються, коли Європа знаходиться в афелії. У вересні 2016 року було представлено додаткові зображення, отримані космічним телескопом Хаббл. У травні 2018 року астрономи надали докази активності водяного шлейфу на Європі на основі оновленого критичного аналізу даних, отриманих з космічного зонда «Галілео».

З яких глибин відбуваються викиди, невідомо. Можливо, що вони не стосуються надр Європи і виникають від взаємного тертя пластів льоду. Крім Європи, подібні гейзери відомі на Енцеладі. Але, на відміну від гейзерів Енцелада, гейзери Європи викидають чисту водяну пару без домішки льоду і пилу. Зафіксована потужність гейзерів Європи досягала Шаблон:Nobr за секунду, що у 25 разів більше, ніж на Енцеладі.

Єдиним іншим супутником у Сонячній системі, на якому є шлейфи водяної пари, є Енцелад. Орієнтовна швидкість виверження на Європі становить близько 7000 кг/с, в той час як на Енцеладі ця швидкість становить приблизно 200 кг/с. Якщо це підтвердиться, це відкриє можливість пролетіти крізь шлейф і отримати зразок для аналізу на місці без використання посадкового модуля та буріння кілометрів льоду.

У листопаді 2020 року в рецензованому науковому журналі Geophysical Research Letters було опубліковано дослідження, в якому йдеться про те, що шлейфи можуть походити від води в корі Європи, а не від її підповерхневого океану. Дослідження, під час якого було використано зображення з космічного зонда «Галілео», дозволило припустити, що кріовулканічна активність може бути наслідком поєднання декількох факторів, зокрема заледеніння та підвищення тиску. Тиск, що створюється міграцією солоної води, зрештою, прорветься крізь земну кору, утворивши таким чином ці шлейфи. Гіпотезу про те, що кріовулканізм на Європі може бути спричинений замерзанням і підвищенням тиску води у крижаній корі, вперше висунула Сара Фагентс з Гавайського університету в Маноа, яка в 2003 році опублікувала роботу, присвячену цьому процесу.

21 вересня 2023 року НАСА повідомило, що астрономи, які використовували дані телескопа Джеймса Вебба, виявили джерело ендогенного вуглекислого газу у певному регіоні на крижаній поверхні Європи. Аналіз показав, що вуглець, найімовірніше, походить з підповерхневого океану і не був занесений метеоритами або іншими зовнішніми джерелами. Крім того, він був відкладений у геологічно недавньому часовому масштабі. Це відкриття має важливе значення для потенційної придатності для життя океану Європи.

Атмосфера

Діаграма того, як атмосфера Європи створюється бомбардуванням іонізованими частинками

Атмосферу Європи можна класифікувати як тонку і розріджену (часто її називають екзосферою), що складається переважно з кисню і незначної кількості водяної пари. Однак, на відміну від атмосфери Землі, кисень на Європі виробляється небіологічним шляхом. Враховуючи, що поверхня Європи крижана, коли сонячне ультрафіолетове випромінювання і заряджені частинки (іони та електрони) з магнітосферного середовища Юпітера зіштовхуються з поверхнею Європи, утворюється водяна пара, яка миттєво розділяється на кисень і водень. Водень, продовжуючи рухатись, стає достатньо легким, щоб пройти крізь поверхневу гравітацію атмосфери, залишаючи по собі лише кисень. Атмосфера, формується завдяки радіолізу — дисоціації молекул під дією радіації. Ця накопичена киснева атмосфера може піднятися на висоту 190 км над поверхнею Європи. Молекулярний водень ніколи не досягає поверхні, оскільки він досить легкий, щоб уникнути тяжіння Європи. Європа — один з небагатьох супутників Сонячної системи з атмосферою, яку можна виміряти, на ряду з Титаном, Іо, Тритоном, Ганімедом і Каллісто. Європа також є одним з декількох супутників нашої Сонячної системи з дуже великою кількістю летких речовин.

Через повільне вивільнення кисню і водню вздовж орбіти Європи утворюється нейтральний тор. Цю «нейтральну хмару» виявили космічні апарати «Кассіні» та «Галілео», і вона має більшу концентрацію частинок, ніж в аналогічній хмарі Іо. Тор Європи іонізується в процесі обміну електронами між нейтральними частинками та його зарядженими частинками. Оскільки магнітне поле Європи обертається швидше, ніж її орбітальна швидкість, ці іони залишаються на шляху траєкторії її магнітного поля, утворюючи плазму. Існує гіпотеза, що ці іони відповідають за плазму в магнітосфері Юпітера.

У 2023 році отримані дані космічного телескопа Джеймса Вебба NASA про наявність у атмосфері Європи вуглекислого газу. 4 березня 2024 року астрономи повідомили, що на поверхні Європи може бути набагато менше кисню, ніж передбачалося раніше. Крім того, спектроскопічними методами в атмосфері Європи виявлені атоми натрію та калію. Натрію там у 25 разів більше, ніж другого (в атмосфері Іо — удесятеро, а в атмосфері Ганімеда він не виявлений зовсім). Ймовірно, ці елементи беруться із хлоридів на крижаній поверхні супутника чи принесені туди метеоритами.

Відкриття атмосфери

Атмосфера Європи була вперше відкрита в 1995 році астрономами Д. Т. Голлом і його співробітниками за допомогою спектрографа високої роздільної здатності. Це спостереження було додатково підтверджено в 1997 році орбітальним апаратом «Галілео» під час його місії в системі Юпітера. Аналізуючи вплив розрідженої атмосфери Європи на радіосигнал, команда астрономів під керівництвом А. Дж. Кліоре встановила наявність іонізованого шару в атмосфері Європи.

Клімат і погода

Атмосферний тиск на поверхні Європи приблизно дорівнює Шаблон:Nobr, тобто у 10¹² разів нижчий від земного. Спостереження ультрафіолетового спектрометра «Галілео» і телескопа «Габбл» показали, що інтегральна щільність атмосфери Європи становить всього Шаблон:Nobr молекул на квадратний метр. Атмосфера Європи дуже мінлива: її густина помітно змінюється в залежності від положення на місцевості та часу спостережень.

Незважаючи на наявність газового тора, на Європі немає погодних хмар. Загалом у Європі немає вітру чи опадів, оскільки її гравітація надто низька, щоб утримувати атмосферу, достатню для цих властивостей. Прискорення вільного падіння Європи становить приблизно 13 % земного. Температура на Європі коливається від −160 °C на екваторі до −220 °C на полюсах.

Позаземне життя

До 1970-х років людство вважало, що наявність життя на небесному тілі повністю залежить від сонячної енергії. Рослини на поверхні Землі отримують енергію із сонячного світла, вивільняючи кисень у процесі фотосинтезу органічних речовин з вуглекислого газу і води, а потім їх можуть з'їсти тварини, які дихають киснем, і передати свою енергію вгору по ланцюгу живлення. Вважалося, що життя в глибинах океану, яке значно нижче досяжності сонячних променів, залежить від живлення або органічним детритом, що падає з поверхні, або від поїдання тварин, які, своєю чергою, залежать від потоку поживних речовин, пов'язаних із сонячною енергією.

Ця колонія рифтій живе в глибоководній східній частині Тихого океану і живиться за рахунок симбіотичних бактерій, що живуть за рахунок окиснення сірководню

Однак 1977 року під час дослідницького занурення до Шаблон:Li в глибоководному апараті «Алвін» вчені виявили колонії рифтій, молюсків, ракоподібних та інших істот, що жили навколо підводних вулканічних гідротермальних джерел. Ці джерела називаються «чорними курцями» і розташовані вздовж осі серединно-океанічних хребтів. Живі істоти процвітають тут, незважаючи на відсутність доступу до сонячного світла, і невдовзі було виявлено, що вони утворюють доволі ізольований ланцюг живлення (однак потребують кисню, що надходить ззовні). Замість рослин основою для цього ланцюга живлення є бактерії-хемосинтетики, які отримують енергію від окиснення водню чи сірководню, що виходять із надр Землі. Такі екосистеми показали, що життя може лише слабко залежати від Сонця, і це стало важливим для біології відкриттям.

Це відкрило нові перспективи для астробіології, збільшивши кількість відомих місць, що підходять для позаземного життя. Оскільки вода в рідкому стані підтримується за рахунок припливного розігрівання (а не сонячного світла), то відповідні умови можуть створюватися поза «класичною» придатною для життя зоною і навіть далеко від зір.

У наш час Європа розглядається як одне з головних місць у Сонячній системі, де можливе існування позаземного життя. Життя на Європі може існувати або поблизу гідротермальних джерел на дні океану, або під дном (де на Землі мешкають ендоліти). Крім цього, живі організми можуть існувати, прикріплюючись зсередини до крижаної кори, подібно до морських водоростей та бактерій у полярних областях Землі, або вільно плаваючи в океані Європи. Можливо, це життя подібне до мікробного життя в океанських глибинах Землі. Станом на 2024 рік не виявлено ніяких ознак існування життя на Європі, але ймовірна наявність рідкої води, що покриває скелясту мантію, Європи спонукала вчених відправити туди зонд.

Рифтії та інші багатоклітинні еукаріотичні організми навколо гідротермальних джерел дихають киснем і, таким чином, опосередковано залежать від фотосинтезу. Але анаеробні хемосинтезуючі бактерії та археї, які населяють ці екосистеми, демонструють можливу модель життя в океані Європи. Енергія, що виробляється припливними деформаціями, стимулює активні геологічні процеси в надрах супутника. Крім того, Європу (як і Землю) нагріває радіоактивний розпад, але він дає на декілька порядків менше тепла. Однак ці джерела енергії не можуть підтримувати таку велику та різноманітну екосистему, як земна (яка базується на фотосинтезі). Життя на Європі може існувати або поблизу гідротермальних джерел на дні океану, або під дном (де на Землі мешкають ендоліти). Крім цього, живі організми можуть існувати, прикріплюючись зсередини до крижаного панцира супутника, подібно до морських водоростей та бактерій у полярних областях Землі, або вільно плаваючи в океані Європи.

Однак якщо океан Європи занадто холодний, там не можуть протікати біологічні процеси, подібні до земних. Якщо він занадто солоний, то там можуть вижити лише галофіли. 2009 року професор університету Аризони Річард Грінберг порахував, що кількість кисню в океані Європи може бути достатньою для підтримання розвинутого життя. Кисень, що виникає при розкладі льоду космічними променями, може проникати в океан при перемішуванні шарів льоду геологічними процесами, а також через тріщини в корі супутника. За оцінками Грінберга, за допомогою цього процесу океан Європи міг досягнути більшої концентрації кисню, ніж в океанах Землі, протягом кількох мільйонів років. Це дало б Європі змогу підтримувати не лише мікроскопічне анаеробне життя, але й великі аеробні організми, як-от риби. При найобережніших оцінках, на думку Грінберга, за півмільйона років рівень кисню в океані може досягти концентрації, достатньої для існування ракоподібних на Землі, а через 12 млн років — достатньої для великих форм життя. Враховуючи низькі температури на Європі та високий тиск, Грінберг припустив, що океан супутника наситився киснем набагато раніше, ніж земний. Також мікроорганізми, на думку Грінберга, могли потрапити на поверхню супутника Юпітера разом із метеоритами.

2006 року Роберт Т. Паппалардо, старший викладач Лабораторії атмосфери та космічної фізики (LASP) Колорадського університету в Боулдері, сказав: Шаблон:Початок цитатиМи витратили немало часу та зусиль, намагаючись зрозуміти, чи був Марс колись населений. Можливо, сьогодні Європа має найпридатніше для життя довкілля. Ми повинні підтвердити це…, але у Європи, мабуть, є всі компоненти для життя… і не лише чотири мільярди років тому…, але і сьогодні. Шаблон:OqШаблон:Кінець цитати

Водночас деякі вчені вважають, що океан Європи є доволі «їдкою рідиною», несприятливою для розвитку життя.

У лютневому номері журналу «Astrobiology» за 2012 рік було опубліковано статтю, у якій наводилася гіпотеза про неможливість існування вуглецевого життя в океані Європи. Метью Пасек зі співробітниками з Південно-Флоридського університету на основі аналізу даних про склад поверхневого шару Європи і швидкості дифузії кисню в підлідний океан зробив висновок, що в ньому занадто велика концентрація сірчаної кислоти і океан непридатний для життя. Сірчана кислота в океані Європи утворюється в результаті окиснення киснем сірковмісних мінералів надр супутника, перш за все сульфідів металів. Згідно з розрахунками авторів статті, показник кислотності pH води підлідного океану становить 2,6 одиниці — це приблизно дорівнює показнику pH в сухому червоному вині. Шаблон:Нп в таких середовищах, на думку астробіологів, є вкрай малоймовірним. Однак, згідно з висновками вчених із Каліфорнійського технологічного інституту, опублікованими в березні 2013 року, океан Європи багатий не сіркою і сульфатами, а хлором і хлоридами (зокрема, хлоридами натрію та калію), що робить його схожим на земні океани. Ці висновки були зроблені на основі даних, отриманих спектрометром OSIRIS гавайської обсерваторії Кека, роздільна здатність якого набагато вища, ніж у спектрометра NIMS апарата «Галілео» (за даними якого неможливо було відрізнити солі від сірчаної кислоти). Сполуки сірки були виявлені переважно на веденій півкулі Європи (яка бомбардується частинками, викинутими вулканами Іо). Таким чином, виявлена на Європі сірка потрапляє туди ззовні, і це робить малоймовірною попередню гіпотезу про те, що в океані занадто велика концентрація сірчаної кислоти, а тому він непридатний для життя.

На початку квітня 2013 року вчені Каліфорнійського технологічного інституту повідомили, що на Європі знайдені великі запаси перекису водню — потенційного джерела енергії для бактерій-екстремофілів, які теоретично можуть мешкати в підлідному океані супутника. Згідно з результатами досліджень, виконаних за допомогою телескопа Keck II гавайської обсерваторії імені Кека, на ведучій півкулі Європи концентрація перекису водню досягала Шаблон:Nobr (у 20 разів менше, ніж в аптечному перекису). Однак на протилежній півкулі перекису майже немає. Вчені вважають, що речовини-окиснювачі (в тому числі перекис водню) можуть відігравати важливу роль у забезпеченні енергією живих організмів. На Землі доступність таких речовин сприяла появі складного багатоклітинного життя.

Європа в літературі

Юпітер і його галілеєві супутники часто зображаються в науковій фантастиці як місце подій твору. Європа була висвітлена в наступних творах:

1. А. Кларк «2010: Одіссея Два» (1984). У книзі висвітлено дослідження Юпітера та відкриття і вивчення життя в підземному океані Європи.
2. К. Хінклі «Остракони Європи» (англ. The Ostracons of Europa). Дослідник у підводному апараті в океані на другому найбільшому супутнику Юпітера знаходить розумне життя, яке створює візерунки під льодом і на ньому.
3. А. Рейнолдс «Шпигун на Європі» (англ. A Spy in Europa; 2008). Шпигунська історія, яка припускає, як океан Європи може містити форми життя, і як люди мають бути генетично модифіковані для життя в цьому океані.
4. П. Мак-Оулі «Морські зміни з монстрами» (англ. Sea Change with Monsters; 1999). Антивоєнна історія, події якої відбуваються на Європі, в підземному океані якої виживають організми, що є продуктами генної інженерії.
5. С. Аллен «Ангел Європи» (англ. Angel of Europa; 2012). Реалістичне зображення місії з дослідження Європи та відкриття життя в її океанах.
6. К. Уортон «Ангел Європи» (англ. Down and Out; 2017). Історія про перспективу існування життя в підповерхневому океані Європи.

Див. також

• Список супутників
• Супутники Юпітера
• Список кратерів Європи
• Галілеєві супутники
• Колонізація Європи
• Крижана шкаралупа
• Планета-океан

Література

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book

Посилання

• Шаблон:YouTube
• Шаблон:YouTube
• Europa, a Continuing Story of Discovery at NASA/JPL Шаблон:Webarchive
• Europa Profile by NASA's Solar System Exploration
• The Calendars of Jupiter
• Are our nearest living neighbours on one of Jupiter's Moons?