Поиск жизни на ледяной луне Юпитера Европе стал сложнее: новое исследование

На этом изображении, созданном художником, изображен космический аппарат NASA Europa Clipper на орбите Юпитера, пролетающий над покрытой льдом луной Европой. Прибытие к Юпитеру запланировано на апрель 2030 года. Миссия станет первой,专门но нацеленной на детальное научное изучение Европы. Источник: NASA/JPL-Caltech

Европа уже десятилетиями привлекает внимание ученых, поскольку под ее ледяной поверхностью может скрываться огромный океан жидкой воды. Это погребенное море делает ледяную луну Юпитера одним из самых перспективных мест в Солнечной системе для поиска условий, пригодных для жизни за пределами Земли. Однако новое исследование, проведенное под руководством ученого из Ратгерского университета Луджендры Оджи, показывает, что добраться до материала из глубокого океана Европы может быть гораздо сложнее, чем считалось ранее.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, Оджа и его коллеги использовали компьютерное моделирование, чтобы выяснить, может ли вода из глобального океана Европы подниматься вверх через трещины во льду и накапливаться в неглубоких подземных резервуарах. Если такие карманы существуют, будущие космические аппараты смогут обнаружить или взять их пробы гораздо легче, чем океан, находящийся глубоко внизу.

«Загадка, которую мы хотели разгадать, заключалась в том, возможно ли это путешествие на самом деле, — сказал Оджа, доцент кафедры наук о Земле и планетах Школы искусств и наук Ратгерского университета. — Может ли жидкая вода подняться из глубокого океана Европы к поверхности, не замерзнув по пути?»

Результаты показывают, что путешествие из глубокого океана в верхние слои льда гораздо менее вероятно, чем предполагали многие ученые.

«Есть ледяная оболочка, под ней вода, и ходит много слухов о том, как эта вода может подняться из глубоких недр и пройти весь путь наверх, не замерзнув по дороге, — сказал Оджа. — Именно это, как мы считаем, мы опровергли».

Вывод может существенно повлиять на то, как ученые будут интерпретировать будущие открытия на Европе. Если космические аппараты обнаружат неглубокие карманы жидкой воды под поверхностью, эти резервуары могут не содержать воду из глубокого океана луны. Вместо этого они могли образоваться, когда участки ледяной оболочки расплавились локально. Разница важна, потому что ученых привлекает Европа сочетанием жидкой воды, химии и энергии — всех ключевых факторов для оценки того, может ли среда поддерживать жизнь. Неглубокую воду было бы гораздо легче исследовать, чем глубоко погребенный океан. Но если эти резервуары изолированы от океана, они могут дать мало информации о наиболее научно привлекательной среде Европы.

Результаты получены в то время, когда две крупные миссии направляются к системе Юпитера. Миссия NASA Europa Clipper стартовала в октябре 2024 года и, как ожидается, достигнет Юпитера в апреле 2030 года. Она будет вращаться вокруг планеты и совершит 49 близких пролетов мимо Европы. Миссия Европейского космического агентства Jupiter Icy Moons Explorer, известная как JUICE, стартовала в апреле 2023 года и должна прибыть к Юпитеру в июле 2031 года.

Вместе космические аппараты должны дать гораздо более четкое представление о ледяной оболочке Европы, химии поверхности и потенциальной подповерхностной воде. Радар на борту Europa Clipper может помочь исследователям определить, присутствуют ли неглубокие резервуары, и раскрыть их размер и структуру.

Далеко под ледяной внешностью Европы глобальный океан может оставаться жидким, потому что огромное гравитационное притяжение Юпитера многократно растягивает и сжимает луну. Это движение производит внутреннее тепло, которое задерживается под толстой ледяной оболочкой.

Новое исследование изучало дайки — узкие трещины, которые теоретически могли бы служить каналами для движения океанской воды вверх через лед. Эта концепция отдаленно напоминает то, как расплавленная порода движется по трещинам в земной коре, прежде чем способствовать извержениям вулканов. На ледяных мирах подобная активность с участием воды и льда, а не расплавленной породы, называется криовулканизмом.

Оджа предупредил, что сравнение между двумя процессами имеет явные ограничения.

«Лед и жидкая вода принципиально отличаются от лавы и вулканов, которые мы видим здесь, на Земле, — сказал он. — Я думаю, что здесь не хватает некоторой фундаментальной физики, и я хотел это изучить».

Одним из факторов, который предыдущие модели могли недооценивать, является турбулентность. Более ранние симуляции часто предполагали, что вода будет подниматься через лед Европы относительно плавно и упорядоченно. Исследование под руководством Ратгерского университета, напротив, предполагает, что вода будет двигаться быстро и хаотично, многократно перемешиваясь с холодными стенками трещины и быстро передавая свое тепло окружающему льду.

«Эта вода, которая будет подниматься, будет турбулентной, — сказал Оджа. — Она будет двигаться влево и вправо, вверх и вниз, у нее будет вихревое движение. И когда это происходит, эта жидкая вода очень быстро остывает по мере приближения к поверхности».

По мере того как поднимающаяся вода теряет тепло, она может переохлаждаться, оставаясь жидкой даже после того, как ее температура падает ниже нормальной точки замерзания. В таком состоянии могут начать образовываться мелкие кристаллы, известные как фразильный лед. Со временем эти кристаллы могут накапливаться и блокировать трещину.

Согласно моделированию, узкие трещины могут замерзнуть за считанные часы. Более крупные трещины могли бы переносить больше воды в идеальных условиях, но турбулентность делает даже эти ситуации гораздо менее благоприятными. Команда обнаружила, что для перемещения достаточного количества воды, чтобы создать некоторые из видимых особенностей поверхности Европы, потребуются трещины, которые являются нереалистично длинными или присутствуют в необычно большом количестве.

Результаты указывают на версию Европы, в которой любая неглубокая жидкая вода могла образоваться отдельно от глобального океана. Вместо того чтобы подниматься с большой глубины, она могла быть произведена, когда локальное тепло расплавило части ледяной оболочки.

«Наша работа предполагает, что ледяная оболочка Европы может быть более сильным барьером между океаном и поверхностью, чем предполагалось ранее, — сказал Оджа. — Это помогает будущим миссиям интерпретировать то, что они находят, и лучше понимать, где искать признаки обитаемости».

Источники:

Материалы предоставлены Ратерским университетом.

Луджендра Оджа, Анкит Барик, Джейкоб Буффо. Limited direct fluid exchange between the deep subsurface ocean and the shallow subsurface environment of Europa. Nature Astronomy, 2026; DOI: 10.1038/s41550-026-02918-2