Лед на спутнике Юпитера Европа может буквально светиться в темноте, выявили исследователи

9 ноября 2020 года

Европа манит. Этот далекий ледяной шар  только один из почти 80 известных спутников Юпитера, но важно то, что находится внутри него, а то, что находится внутри Европы, по прогнозам, действительно будет очень особенным.

Под ледяной поверхностью Европы ученые предсказывают существование гигантского скрытого океана: огромного резервуара воды, который может представлять собой один из наших лучших шансов найти жизнь в Солнечной системе.

Но Европа-это не просто сияющая надежда на открытие жизни за пределами Земли. Она может быть яркой и по другим причинам-луна, которая буквально светится в темноте, согласно новым исследованиям.

В новом исследовании группа ученых, возглавляемая физиком Мурти Гудипати из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения НАСА, предположила, что излучение магнитного поля Юпитера может вызвать свечение в ледяной поверхности, покрывающей Европу, из-за взаимодействия с элементами льда.

“Поверхность Европы постоянно испытывает высокие потоки заряженных частиц из-за присутствия сильного магнитного поля Юпитера”, – объясняют исследователи в своей статье.

“Эти высокоэнергетические заряженные частицы, включая электроны, взаимодействуют с богатой льдом и солью поверхностью, что приводит к сложным физическим и химическим процессам.”

Учитывая, что мы еще не до конца понимаем химический состав ледяного покрова Европы, как именно будут выглядеть эти процессы, неясно, и ни обсерватория Кека на Гавайях, ни космический телескоп Хаббла до сих пор не зафиксировали этого гипотетического свечения.

Однако когда-нибудь в следующем десятилетии, когда космический аппарат НАСА Europa Clipper посетит эту луну, мы сможем лучше рассмотреть это явление, называемое электронно-стимулированной люминесценцией, вблизи.

Пока же мы можем смоделировать, как это может выглядеть с земными прокси, имитируя и лед Европы, и высокоэнергетическое электронное излучение Юпитера.

В ходе ряда экспериментов в лаборатории команда Гудипати охлаждала ядра водяного льда в алюминиевой трубке, доводя лед до температуры ~100 к (-173,15 °C или -279,67 °F) и подвергая его воздействию импульсов электронного излучения.

Видимое свечение от облученного ледяного ядра в освещенных, затемненных и темных условиях. (Гудипати и др., Nature Astronomy, 2020)

Когда они делали это, лед испускал свечение, но интенсивность свечения зависела от того, какие виды незамерзающих химических веществ присутствовали в воде.

“Аналоги Европейского льда излучают характерные спектральные сигнатуры в видимой области при воздействии высокоэнергетического электронного излучения”, – пишут авторы.

“Мы обнаружили, что присутствие хлорида натрия и карбоната сильно гасит, в то время как эпсомит усиливает вызванное излучением свечение льда.”

Помимо предположения о том, что Европа может непрерывно светиться в темноте, хотя мы находимся так далеко, что не можем ее обнаружить, полученные результаты могут проложить путь к новым методам изучения ледяной луны.

В частности, возможно, что системы визуализации Europa Clipper смогут наблюдать свечение с орбиты (примерно в 50 километрах или 30 милях над поверхностью) и при анализе спектров пролить новый свет на химический состав лунного льда, отличая не ледяной материал от областей чистого водяного льда.

В дополнение к будущим исследованиям Европы, те же методы могут привести к новым способам анализа других спутников Юпитера – таких как Ио и Ганимед – хотя исследователи признают, что удивительная особенность в работе здесь может оказаться одноразовой.

“Благодаря уникальной радиационной среде и богатому геологическому и композиционному разнообразию на ее поверхности ночное ледяное свечение, происходящее на Европе, может быть очень уникальным и непохожим ни на одно другое явление в нашей Солнечной системе”,-заключают исследователи.

О находках сообщается в журнале Nature Astronomy.

Источник

• Ключевые слова: Юпитер,свет,Европа,лед