Появляются доказательства существования богатого углеродом океана на Европе

Ученые-планетологи в США проследили углерод на поверхности спутника Юпитера Европы до ледяного океана под ним, получив новую информацию о природе и происхождении океана. Это открытие вселяет надежду астробиологов на то, что углерод, существующий в форме углекислого газа, может возникнуть в результате биологических процессов, происходящих подо льдом. Однако поиски водяных шлейфов, вырывающихся из поверхности Европы, не увенчались успехом, и ученые, участвовавшие в наблюдениях, говорят, что потребуются более качественные измерения, чтобы различать биологические и геологические источники углерода.

Мы знаем, что на Европе есть океан благодаря огромной магнитосфере Юпитера, которая создает магнитное поле внутри соленой жидкой воды. Астробиологи уже много лет размышляют о обитаемости этого океана, но его трудно изучить, поскольку он погребен под ледяным панцирем Луны толщиной 23–47 километров.

Углеродный хаос

Вместо того, чтобы копать лед и напрямую исследовать океан, в последних исследованиях использовались камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST), чтобы приблизить океан к нам. Среди особенностей поверхности Европы есть области, полные блоков неправильной формы, пересеченных обесцвеченными хребтами. Эти регионы, известные как местность хаоса, интерпретировались как места, где материал из океана поднимается вверх и достигает поверхности, и именно здесь ученые в двух отдельных группах искали доказательства состава океана.

Данные показали четыре сильных спектральных признака углекислого газа в регионе Тара, который представляет собой область хаоса шириной 1,800 километров в ведущем полушарии Европы. Ученые также выявили более слабый сигнал углекислого газа в другой области хаоса, называемой Поуис Реджио.

Особое внимание привлекли сигнатуры углекислого газа в спектральных длинах волн 4.25 и 4.27 микрон. В то время как последнее представляет собой ожидаемое инфракрасное излучение чистого льда из углекислого газа, первое предполагает смесь углекислого газа и других молекул.

Одна из команд, во главе с Джеронимо Вильянуэва из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА определили эту смесь как водяной лед с примесью углекислого газа и метанола. Любопытно, что лабораторные эксперименты предполагают, что 4.25-микронная сигнатура может возникнуть из-за того, что соли выносятся на поверхность из океана и подвергаются облучению. Смесь углекислого газа, воды, льда и метанола либо образует тонкую пленку вокруг кристаллов соли, либо задерживается внутри них.

Первозданное происхождение

Соотношение изотопов углерода-12 и углерода-13 на Европе также представляет большой интерес. Команда Вильянуэвы измерила это соотношение как 83 (+/–19), что твердо поместило его в пределы отношений, измеренных на спутниках Сатурна, околоземном астероиде Рюгу, который посетил японская миссия Хаябуса-2, и Земле, на которой имеется углерод-12. Соотношение углерода-13 к углероду-89 составляет XNUMX для неорганического углерода (то есть углерода, не связанного с водородом). Эта общность предполагает, что, в отличие от воды, которая встречается в разных изотопных соотношениях на разных телах, углерод, встроенный в миры и спутники нашей Солнечной системы, происходит из одного и того же источника.

«Значения изотопов, в пределах достигнутой нами точности, действительно соответствуют значениям других спутников, а также некоторых первичных материалов», — говорит Вильянуэва. Мир физики.

Таким образом, измерения углерода Европы дают больше информации о составе и распределении материалов в протозвездном диске, который сформировал Солнечную систему около 4.5 миллиардов лет назад.

Окисленный океан

Ассоциация вторая команда, состоящий из Саманта Трамбо Корнелльского университета и Майкл Браун Калифорнийского технологического института, посвященного происхождению углерода на Европе. Поскольку JWST не обнаружил никаких сложных органических молекул на поверхности Европы, Трамбо и Браун говорят, что это исключает любую вероятность того, что углекислый газ образовался в результате фотодиссоциации этих органических веществ, когда радиационная среда вокруг Юпитера разбивает их на части. Вместо этого наблюдения показывают, что углерод уже находился в форме углекислого газа, когда достиг поверхности, что позволяет предположить, что этот углекислый газ, следовательно, должен быть растворен в океане.

На этом основании Трамбо и Браун сделали некоторые общие выводы о состоянии океана Европы. Они предполагают, что океан сильно окислен, что согласуется с моделями, изображающими движение вниз сквозь лед окислителей, таких как молекулярный кислород и перекись водорода, которые образовались в радиационной среде на поверхности. Однако даже мощный глаз NIRSpec не смог определить, произошел ли углекислый газ от живых организмов. «Для дальнейшего установления процессов формирования и эволюции наблюдаемого углерода на Европе потребуются дополнительные измерения и более высокая точность», — соглашается Вильянуэва.

Европейское космическое агентство запускает миссию JUICE к Юпитеру и его спутникам

Еще кое-что, что потребует дополнительных измерений, — это шлейфы воды, разбрызгивающиеся высоко над поверхностью Европы. Хотя космический телескоп «Хаббл» обнаруживал такие шлейфы трижды за последние 10 лет, JWST не обнаружил ни одного во время своих наблюдений в ноябре 2022 года. Хотя это не означает, что шлейфы ненастоящие, он устанавливает верхний предел в 300 килограммов. в секунду от средней скорости выбрасывания материала. Это также означает, что шлейфы, если они существуют, должны быть прерывистыми.

Дополнительная информация, вероятно, поступит в течение следующего десятилетия благодаря сообщению Европейского космического агентства. Исследователь ледяных лун Юпитера (JUICE) должна совершить два облёта Европы, как только она прибудет в систему Юпитера в 2031 году. НАСА Европа Клипер Миссия также должна отправиться к Юпитеру в 2024 году, а дата прибытия запланирована на 2030 год. Наблюдения JWST сыграют жизненно важную роль в определении того, где и что обе миссии должны исследовать на поверхности Европы.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/evidence-emerges-for-a-carbon-rich-ocean-on-europa/