Зонд Juno измерил толщину ледяной оболочки Европы

Художественная концепция, изображающая срез ледяной оболочки Европы. Данные для нового исследования о толщине и структуре льда были собраны микроволновым радиометром на борту зонда NASA «Юнона» во время близкого пролёта мимо спутника Юпитера 29 сентября 2022 года. Автор: NASA/JPL-Caltech.

Данные миссии NASA «Юнона» предоставили новую информацию о толщине и подповерхностной структуре ледяной оболочки, покрывающей спутник Юпитера Европу. Используя микроволновый радиометр (MWR) аппарата, учёные определили, что в регионе, наблюдавшемся во время пролёта «Юноны» в 2022 году, оболочка имеет среднюю толщину около 29 километров. Это первое измерение, которое позволило различить модели с тонкой и толстой оболочкой, предполагавшие ранее толщину льда от менее 800 метров до десятков километров.

Европа, чуть меньше Луны Земли, является одной из главных научных целей в Солнечной системе для исследования обитаемости. Свидетельства указывают, что ингредиенты для жизни могут существовать в солёном океане, скрывающемся под ледяной корой. Изучение различных характеристик ледяной оболочки, включая её толщину, даёт ключевые элементы для понимания внутренних процессов спутника и потенциала существования пригодной для жизни среды.

Новая оценка толщины льда в приповерхностной коре была опубликована 17 декабря в журнале Nature Astronomy.

Ловля волн

Хотя инструмент MWR был разработан для исследования атмосферы Юпитера под облаками, он также оказался ценным для изучения ледяных и вулканических спутников газового гиганта.

Спутник Юпитера Европа, снятый инструментом JunoCam на борту зонда NASA «Юнона» во время близкого пролёта 29 сентября 2022 года. На изображениях видны трещины, хребты и полосы, пересекающие поверхность спутника. Автор: Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Image processing: Björn Jónsson (CC BY 3.0).

29 сентября 2022 года «Юнона» приблизилась к замёрзшей поверхности Европы на расстояние около 360 километров. Во время пролёта MWR собрал данные примерно с половины поверхности спутника, «заглянув» под лёд, чтобы измерить его температуру на различных глубинах.

«Оценка в 29 километров относится к холодному, жёсткому, проводящему внешнему слою оболочки из чистого водяного льда», — сказал Стив Левин, научный сотрудник проекта «Юнона» из Лаборатории реактивного движения NASA.

«Если существует также внутренний, слегка более тёплый конвективный слой, что возможно, общая толщина ледяной оболочки будет ещё больше. Если лёд содержит умеренное количество растворённой соли, как предполагают некоторые модели, то наша оценка толщины оболочки уменьшится примерно на 5 километров».

Толстая оболочка, на которую указывают данные MWR, подразумевает более длинный путь, который кислороду и питательным веществам пришлось бы преодолеть, чтобы соединить поверхность Европы с её подповерхностным океаном. Понимание этого процесса может быть важно для будущих исследований обитаемости Европы.

Данные MWR для каждого частотного канала, наложенные на карту Европы. Данные 0,6 ГГц намного ярче из-за отражённого синхротронного излучения и поэтому показаны в другой цветовой шкале. Терминатор находился примерно на 10° з.д., правая сторона на этих картах освещена солнцем. Автор: Nature Astronomy (2025).

Трещины и поры

Данные MWR также дают новое представление о составе льда прямо под поверхностью Европы. Инструмент обнаружил наличие «рассеивателей» — неоднородностей в приповерхностном льду, таких как трещины, поры и пустоты, которые рассеивают микроволны инструмента, отражающиеся ото льда. Эти рассеиватели, по оценкам, не больше нескольких дюймов в диаметре и, по-видимому, простираются на глубину в сотни футов под поверхностью Европы.

Небольшой размер и малая глубина этих особенностей, смоделированные в этом исследовании, позволяют предположить, что они вряд ли являются значительным путём для переноса кислорода и питательных веществ с поверхности Европы в её солёный океан.

«Толщина ледяной оболочки и существование в ней трещин или пор являются частью сложной головоломки для понимания потенциальной обитаемости Европы», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Юнона» из Юго-Западного исследовательского института.

«Они предоставляют критически важный контекст для миссий NASA «Европа Клиппер» и ESA (Европейского космического агентства) «JUICE» (JUpiter ICy moons Explorer) — оба аппарата уже направляются в систему Юпитера».

«Европа Клиппер» прибудет туда в 2030 году, а «JUICE» — годом позже.

«Юнона» совершит свой 81-й пролёт мимо Юпитера 25 февраля.