Европа была открыта Галилео Галилеем в 1610 году с помощью изобретённого им же телескопа - рефрактора с 20 - кратным увеличением. На открытие спутника претендовал и немецкий астроном Симон Мариус, который наблюдал Европу в 1609 году, но опоздал и вовремя не опубликовал данные об этом. Европу назвали в честь царевны Европа, похищенной Зевсом - быком.
Загадочная Европа, покрытая коркой льда.
Вся поверхность Европы испещрена множеством пересекающихся линий. Это разломы и трещины ледяного панциря. Некоторые линии почти полностью опоясывают планету. Система трещин в ряде мест напоминает трещины на ледяном панцире Северного полюса Земли. Предполагают, что поверхность Европы претерпевает постоянные изменения, в частности, образуются новые разломы. Края некоторых трещин могут двигаться относительно друг друга, причём подповерхностная жидкость иногда может подниматься через трещины наверх. На Европе имеются протяжённые двойные хребты; возможно, они образуются в результате нарастания льда вдоль кромок открывающихся и закрывающихся трещин.
Ледяная корка Европы.
Европа обращается вокруг Юпитера по орбите радиусом 670 900 км, делая полный оборот за 3,551 земных суток. Орбита спутника почти круговая (эксцентриситет равен всего 0,009) и слабо наклонена к плоскости экватора планеты ( на 0,466° ). Как и все Галилеевы спутники, Европа всегда повёрнута к Юпитеру одной и той же стороной ( находится в приливном захвате ). В центре этой стороны Юпитер всегда находится прямо над головой. Через эту точку проведён нулевой меридиан Европы.
По размеру Европа немногим меньше земной Луны. Имея диаметр 3122 км, она занимает шестое место по величине среди спутников и пятнадцатое - среди всех объектов Солнечной системы. Это самый маленький из галилеевых спутников. Однако масса Европы больше, чем у всех известных спутников в Солнечной системе, уступающих ей размерами, вместе взятых. Её средняя плотность - 3,013 г/см3, указывает на то, что она состоит в основном из силикатных пород и, таким образом, схожа по составу с планетами земной группы.
Увеличенная поверхность спутника, хорошо видна структура льда.
Структура спутника.
Европа больше похожа на планеты земной группы, чем другие "ледяные спутники", и в значительной степени состоит из камня. Внешние слои спутника ( толщиной предположительно 100 км ) состоят из воды, частью в виде ледяной коры толщиной 10 - 30 км, а частью, как полагают, в виде подповерхностного жидкого океана. Ниже лежат горные породы, а в центре, предположительно, находится небольшое металлическое ядро. Главный признак наличия океана - магнитное поле Европы, обнаруженное "Галилео". Оно всегда направлено против юпитерианского ( хотя последнее на разных участках орбиты Европы ориентировано по - разному ). Это означает, что его создают электрические токи, индуцированные в недрах Европы магнитным полем Юпитера. Следовательно, там есть слой с хорошей проводимостью - скорее всего, океан солёной воды.
Предполагаемая структура спутника Юпитера, Европа.
Характер поверхности Европы на мелких масштабах остается невыясненным, поскольку наиболее детализированный снимок поверхности Европы, сделанный аппаратом "Галилео" с высоты 560 км 16 декабря 1997 года имеет разрешение всего 6 м на пиксель. Ещё 15 изображений имеют разрешение 9 - 12 м на пиксель. Снимок одной из наиболее интересных с научной точки зрения областей Европы - пятна Тера, имеет разрешение 220 м на пиксель. Более детализированные снимки будут получены не ранее декабря 2030 года, когда аппарат JUICE совершит два облёта вокруг Европы на высоте 400 - 500 км.
Таким образом, наличие жидкой воды на Европе открывает захватывающие перспективы в деле поиска внеземной жизни, но пройдет еще немало времени прежде чем исследования могут проникнуть на столь большую глубину. Многие ученые считают, что нет необходимости сверлить поверхность планеты, что признаки жизни можно обнаружить и на ее поверхности. В течении последних 20 лет ученые обнаружили на Земле множество микроорганизмов, которые проживая в жидкой воде умеют адаптироваться к жизни во льдах когда вода замерзает.
Некоторые организмы выделяют так называемый "белковый антифриз". Огромный древний ледник в Исландии представляет собой образец чистоты льда, который существует уже тысячи лет. Однако даже там, в самом центре были обнаружены микроорганизмы, которые прекрасно адаптировались и существуют в толщах льда.
Изображение полученное "Галилео", демонстрирующее линии на поверхности Европы.
Вот так, Европа стала самым лучшим из найденных кандидатов на обнаружение жизни. Этот маленький далекий спутник, стал объектом пристального внимания многих ученых и является поистине одним из самых удивительных мест в Солнечной системе.
Океан под поверхностью.
Все эти характеристики поверхности Европы прямо или косвенно свидетельствуют о существовании жидкого океана под ледяной корой. Большинство учёных предполагают, что он сформировался благодаря генерируемому приливами теплу. Нагревание вследствие радиоактивного распада, которое почти такое же, как и на Земле, не может достаточно сильно разогреть недра Европы, потому что спутник куда меньше.
Поверхностная температура Европы в среднем около 110 К ( -160 °C; -260 °F ) на экваторе и всего 50 К (-220 °C; -370 °F) на полюсах, что придает поверхностному льду высокую прочность. Первым намёком на существование подповерхностного океана стали результаты теоретического изучения приливного разогрева. Когда космические аппараты "Вояджер" и "Галилео" получили снимки Европы ( а второй ещё и измерил её магнитное поле ), исследователи получили новые признаки наличия этого океана.
Наиболее яркий пример - "хаотические области", часто встречающиеся на поверхности Европы, которые некоторые учёные интерпретируют как места, где подповерхностный океан когда - то растопил ледяную корку. Но эта интерпретация весьма спорная. Большинство планетологов, изучающих Европу, склоняются к модели "толстого льда", в которой океан редко ( если это вообще случалось ) непосредственно выходил на современную поверхность. Оценки толщины ледяной оболочки варьируют от нескольких километров до десятков километров.
Возможные модели внутреннего строения Европы.
Лучшим доказательством модели "толстого льда" является изучение крупных кратеров Европы. Крупнейшие из них окружены концентрическими кольцами и имеют плоское дно. Вероятно, покрывающий его лёд относительно свежий - он появился после удара, пробившего ледяную кору. На основании этого и расчётного количества тепла, произведённого приливами, можно рассчитать, что толщина коры из твёрдого льда составляет примерно 10 - 30 км, включая податливый слой из "тёплого льда". Тогда глубина жидкого подповерхностного океана может достигать около 100 км, а его объём - 3·1018 м3, что вдвое больше объёма мирового океана Земли.
Модель "тонкого льда" предполагает, что толщина ледяной оболочки Европы может составлять всего несколько километров. Однако большинство учёных пришли к заключению, что данная модель рассматривает только самые верхние слои коры Европы, упругие и подвижные из-за воздействия приливов Юпитера, а не ледяную кору в целом. Одним из примеров является анализ на выгиб, в котором кора спутника моделируется как плоскость или сфера, утяжелённая и согнутая под влиянием большой нагрузки. Данная модель предполагает, что толщина внешней упругой ледяной корки может составлять всего 200 м, а это означает постоянные контакты подповерхностной жидкости с поверхностью через открытые борозды, что вызывает формирование хаотических областей.
Атмосфера Европы.
При помощи спектрографа высокого разрешения Годдарда, входившего в состав инструментов космического телескопа "Хаббл". В 1995 году выявили, что разреженная атмосфера Европы состоит в основном из молекулярного кислорода ( O2 ), образовавшегося в результате разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации ( лёгкий водород при столь низком тяготении улетучивается в космос ). Атмосферное давление на поверхности Европы примерно равно 0,1 мкПа ( но не более одного микропаскаля ), или в 1012 раз ниже земного.
В 1997 году космический аппарат "Галилео" подтвердил наличие на Европе разреженной ионосферы ( верхний слой заряженных частиц в атмосфере ), созданной солнечной радиацией и заряженными частицами из магнитосферы Юпитера, что свидетельствует о существовании атмосферы. Ультрафиолетовый спектрометр "Галилео" и наблюдения с космического телескопа Хаббл показали, что интегральная плотность атмосферы Европы составляет всего 1018 - 1019 молекул на квадратный метр. Излучение в линиях атомарного кислорода на волнах 130.4 нм и 135.6 нм показало, что атмосфера Европы очень изменчива, а ее плотность заметно меняется в зависимости от положения на местности и времени наблюдений.
В декабре 2012 года кроме линий атомарного кислорода в спектре Европы была замечена сильная линия атомарного водорода Лайман - альфа с длиной волны 121.6 нм. Атомарные водород и кислород возникают в результате разрушения молекул водяного пара энергичными электронами радиационных поясов Юпитера, в которые погружена Европа.
Спутник Европа, на фоне газового гиганта Юпитера.
В отличие от кислорода в атмосфере Земли, кислород Европы не биологического происхождения. Атмосфера формируется посредством радиолиза поверхностного льда ( разложения его молекул под воздействием радиации ). Солнечное ультрафиолетовое излучение и заряженные частицы ( ионы и электроны ) из магнитосферы Юпитера сталкиваются с ледяной поверхностью Европы, расщепляя воду на её составляющие; кислород и водород.
Они частично адсорбируются поверхностью, а частично покидают её, образуя атмосферу. Молекулярный кислород - основной компонент атмосферы, поскольку у него длительный период жизни. После столкновения с поверхностью его молекула не остаётся на ней, а улетает обратно в атмосферу. Молекулярный водород Европу быстро покидает, поскольку он достаточно лёгкий и при столь низком тяготении улетучивается в космос.
Будущие исследования.
Учёные США разрабатывают планы отправки двух спускаемых аппаратов для поисков следов жизни. В интервью порталу Space.com представитель НАСА Кевин Хэнд (Kevin Hand) рассказал: "Я считаю, Европу надо исследовать в первую очередь, если мы хотим найти внеземную жизнь. Этот спутник Юпитера даёт нам такую возможность, поскольку подо льдами Европы есть океан, который был там на протяжении большей части времени существования нашей Солнечной системы.
По словам Кевина Хэнда, в 2020 году НАСА планирует направить на Европу два одинаковых межпланетных зонда массой 320 килограммов каждый. Среди находящихся на их борту научных приборов; масс - спектрометр, способный обнаружить органические вещества, а также сейсмограф и видеокамеры, которые помогут пролить свет на геологию спутника. Как подчеркнул Хэнд, отправка сразу двух зондов призвана "уменьшить риск, связанный с осуществлением посадки на неизведанную поверхность Европы". Космическое путешествие исследовательских аппаратов займёт шесть лет.
Поскольку Европа находится в радиационных поясах Юпитера, которые намного мощнее, чем у Земли, ожидается, что космические аппараты проработают на поверхности спутника всего несколько дней, прежде чем их приборы выйдут из строя. Разработчики идут на это сознательно, так как покрытие станций усиленными противорадиационными экранами существенно увеличит их массу, а учёные хотели бы, чтобы на зондах было как можно больше приборов.
Так же, 7 января 2008 года директор Института космических исследований Л. М. Зелёный заявил, что европейские и российские учёные планируют направить к Юпитеру и Европе экспедицию из нескольких космических аппаратов. Проект предполагает выведение на орбиты Юпитера и Европы двух космических аппаратов, но Российские учёные предлагают включить в программу третий, спускаемый аппарат, который совершит посадку на поверхности Европы.
Спускаемый аппарат планируется посадить в одном из разломов в многокилометровом слое льда на поверхности планеты. После посадки, аппарат расплавит полуметровый слой льда и начнёт поиск простейших форм жизни. Проект получил название "Лаплас", и будет включён в программу Европейского космического агентства на период с 2015 по 2025 год. В нём приглашены участвовать российские учёные из Института космических исследований, НПО Лавочкина и других Российских организаций космической тематики.
Концепция миссии НАСА "Europa Lander Mission".
Европейское космическое агентство и Роскосмос после выхода США и Японии из программы "Europa Jupiter System Mission" самостоятельно дорабатывали проекты "Jupiter Ganymede Orbiter" и "Jupiter Europa Lander". Наследником проекта "Jupiter Ganymede Orbiter" стала миссия "Jupiter Icy Moon Explorer" ( JUICE ), одобренная ЕКА 2 мая 2012 года и назначенная к запуску в 2022 году с прибытием в систему Юпитера в 2030 году.
Роскосмос в связи с высокой сложностью проекта по отправке зонда на Европу и некоторыми технологическими ограничениями в 2012 году был вынужден переориентировать миссию "Jupiter Europa Lander" с Европы на Ганимед. Новое название миссии: "Лаплас - П", старт назначен на 2023 год, прибытие в систему Юпитера - на 2029 год. По состоянию на март 2013 года обсуждается интеграция миссий "JUICE" и "Лаплас - П".
