Распределение сухого льда на поверхности Европы говорит о внутреннем источнике углерода
Категория: Системы планет гигантов, ЮпитерНа поверхности Европы, галилеева спутника Юпитера, найдена замороженная углекислота. Распределение углекислоты неравномерно – максимальная концентрация наблюдается в области, покрытой свежим льдом. Это говорит о том, что углекислота поступает на поверхность Европы из подледного океана.
Владислава Ананьева
В настоящее время считается, что под толстой ледяной корой Европы скрывается глобальный океан, соприкасающийся с силикатной мантией. Гидротермальная активность на дне океана может обеспечивать энергией и необходимыми химическими элементами примитивную жизнь. Однако состав подледного океана до сих пор неизвестен. В частности, неизвестно, сколько в нем углерода и органических соединений.
Поверхность Европы сложена водяным льдом, однако этот лед не чистый, в нем присутствуют разнообразные примеси. Так, ранее на поверхности был обнаружен сухой лед (замороженная углекислота), однако достоверность этого открытия была невелика и требовала независимого подтверждения. В новой статье Саманты Трумбо и Майкла Брауна не только подтверждается наличие углекислоты, но и демонстрируется ее связь с самыми молодыми формами рельефа.
23 ноября 2022 года авторы провели наблюдения лидирующего полушария Европы с помощью спектрографа NIRSpec на борту JWST. Наблюдения проводились в диапазоне 2.9-5.2 мкм, внутри которого находится сильная полоса углекислого газа. Диск Европы был разрешен (поперечник спутника занимал примерно 10 пикселей), это позволило оценить распределение углекислоты по поверхности. Как оказалось, это распределение сильно неравномерно – значительное количество углекислоты было обнаружено в области Тара (Tara Regio) с центром в точке с координатами 10° ю.ш., 75° з.д. Эта область диаметром ~1800 км покрыта свежим льдом и демонстрирует т.н. хаотический рельеф (отдельные ледяные блоки изломаны и сдвинуты друг относительно друга). Ранее в области Тара был обнаружен хлорид натрия, во всей видимости, принесенный свежим льдом из подледного океана. Еще одна область, обогащенная углекислотой – Повис (Powys Regio), также включающая участки хаотического рельефа и содержащая хлорид натрия, хотя и в меньшем количестве, чем Тара.
Само наличие углекислоты на поверхности Европы не может служить доказательством ее эндогенного происхождения. Сухой лед присутствует также на поверхности других галилеевых спутников Юпитера – Ганимеда и Каллисто, причем там он, напротив, ассоциируется с наиболее темными и древними участками коры. Авторы рассмотрели несколько альтернативных гипотез экзогенного (внешнего) источника углекислоты на Европе, но нашли их все несостоятельными. Спектральных признаков карбонатов, из которых мог получиться углекислый газ под действием мощной радиации из радиационных поясов Юпитера, в данных NIRSpec тоже нет. По всей видимости, заключают авторы, углекислота была доставлена на поверхность Европы уже непосредственно в виде углекислоты.
Чистый сухой лед на поверхности Европы неустойчив, так что углекислота скорее всего захвачена каким-то другим веществом поверхности. Скорее всего, подледный океан является слабо кислым (если бы он был щелочным, углекислота связалась бы в карбонаты). Также авторы предполагают высокую степень окисления подледного океана, поскольку при медленном круговороте льда в океан должны поступать сильные окислители (например, перекись водорода), образованные на поверхности в результате бомбардировки льда энергичными заряженными частицами.
На октябрь 2024 года запланирован запуск КА Europa Clipper, который совершит десятки сближений с Европой и соберет больше данных о подледном океане этого спутника.
Источник: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg4155
Также в Архиве: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2309/2309.11684.pdf
Пресс-релиз: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-finds-carbon-source-on-surface-of-jupiter-s-moon-europa