Спутник Юпитера с океаном подо льдом: что известно об Европе

Европа — один из крупнейших спутников Юпитера — снаружи выглядит как мир, почти целиком покрытый льдом. На поверхности температура падает значительно ниже −100 °C, а вместо гор и материков видны длинные трещины и участки переломанного льда. Но именно эта холодная оболочка скрывает главную особенность Европы: под ней, по совокупности данных космических аппаратов, почти наверняка находится глобальный океан солёной воды.

Его существование пока не подтверждено прямым погружением или бурением. Однако магнитные измерения, особенности поверхности и данные о толщине льда складываются в достаточно цельную картину внутреннего устройства спутника Юпитера.

Европа обращается вокруг Юпитера на расстоянии около 671 тысячи километров и делает полный оборот примерно за 3,55 земных суток. Её диаметр — около 3120 километров, немного меньше диаметра Луны. При этом поверхность Европы совсем не похожа на лунную. На ней сравнительно мало крупных ударных кратеров. Для тела возрастом более четырёх миллиардов лет это необычно: если бы поверхность оставалась неизменной всё это время, она была бы гораздо сильнее покрыта следами столкновений.

Возраст видимой поверхности оценивается лишь в десятки миллионов лет. Значит, лёд относительно недавно по геологическим меркам обновлялся: старые участки разрушались, смещались или перекрывались новым материалом. Особенно характерны длинные тёмные полосы, двойные гребни и так называемые области хаоса — места, где ледяные блоки словно были разломаны, повернуты и снова вморожены в поверхность. Такая геология плохо сочетается с полностью промёрзшим неподвижным шаром.

Долгое время толщину ледяной оболочки Европы оценивали примерно в 15–25 километров, хотя точное значение сильно зависело от модели. В 2026 году анализ данных аппарата Juno дал новую оценку для района, над которым он прошёл во время близкого пролёта в 2022 году. По данным микроволнового радиометра средняя толщина оболочки там составила около 29 километров. Это не означает, что по всей Европе лёд одинаков. Его толщина может меняться, а внутри оболочки могут существовать зоны более тёплого льда, рассолы и пористые участки.

Верхние слои очень холодные и жёсткие. Глубже температура растёт, поэтому лёд становится пластичнее и способен чрезвычайно медленно течь под нагрузкой. Оболочка оказывается не просто твёрдой крышкой, а активным слоем, через который переносится тепло и который постепенно меняет поверхность.

Наиболее убедительные свидетельства скрытого океана получил аппарат Galileo, исследовавший систему Юпитера в 1990-х и начале 2000-х годов. Юпитер обладает мощным магнитным полем. Когда Европа движется внутри него, условия вокруг спутника меняются. Магнитометр Galileo обнаружил дополнительный сигнал, хорошо объясняемый появлением внутри Европы индуцированного магнитного поля.

Для этого под поверхностью должен находиться крупный слой электропроводящей жидкости. Чистая вода проводит ток плохо, зато солёная значительно лучше. Поэтому наиболее естественным объяснением стал глобальный океан солёной воды. Сам океан при этом никто не видел. Вывод сделан по реакции Европы на внешнее магнитное поле. В сочетании с геологией поверхности это стало одним из главных аргументов в пользу модели подлёдного океана.

Оценочная глубина океана Европы составляет примерно 60–150 километров. Это намного больше средней глубины земных океанов, хотя сам спутник значительно меньше Земли. Поскольку водный слой, вероятно, охватывает всю Европу, общий объём воды может примерно вдвое превышать объём всех земных океанов. Над ней находится ледяная оболочка, ниже, скорее всего, начинается каменистая мантия, а ещё глубже может располагаться металлическое ядро.

Особенно важен возможный контакт океана с каменным дном. На Земле вода, взаимодействующая с горячими породами, участвует в химических реакциях. В районах гидротермальных источников существуют экосистемы, не зависящие от солнечного света и использующие химическую энергию. Для Европы подобная активность пока остаётся предположением. Неизвестно, происходят ли на её дне процессы, похожие на земные. Но если вода действительно контактирует с породой, океан получает дополнительный источник химических веществ и энергии, что делает его особенно интересным с точки зрения потенциальной обитаемости.

На расстоянии Юпитера от Солнца солнечного тепла недостаточно, чтобы само по себе поддерживать огромный океан в жидком состоянии. Главный источник внутреннего тепла Европы связан с гравитацией Юпитера. Орбита спутника немного вытянута. Кроме того, Европа находится в орбитальном резонансе с Ио и Ганимедом. Их регулярное притяжение не позволяет её орбите стать идеально круглой. Из-за этого расстояние до Юпитера немного меняется, а вместе с ним меняется и сила притяжения. Мощная гравитация планеты периодически растягивает и сжимает спутник. Внутреннее трение при таких деформациях выделяет тепло.

Тот же механизм особенно ярко проявляется на соседнем Ио, где приливный нагрев питает мощный вулканизм. Европа нагревается слабее, но энергии, вероятно, достаточно, чтобы глубинные слои не промёрзли до каменного основания. Приливные силы заодно помогают объяснить трещины и сравнительно молодую поверхность спутника.

Для потенциальной обитаемости важно не только наличие жидкой воды, но и обмен веществом между океаном, льдом и поверхностью. Поверхность Европы постоянно облучается высокоэнергетическими частицами из магнитосферы Юпитера. Они вызывают химические реакции во льду и могут создавать соединения, которые при попадании в океан стали бы источниками химической энергии.

Но между поверхностью и водой лежат десятки километров льда. Поэтому исследователей особенно интересуют трещины, области хаоса и возможные локальные резервуары жидкости внутри оболочки. Они могут быть промежуточными путями переноса вещества. Космический телескоп Hubble ранее обнаруживал признаки возможных выбросов водяного пара над Европой. Однако существование устойчивых плюмов пока не подтверждено, поэтому говорить о регулярных фонтанах из подлёдного океана нельзя. Гораздо осторожнее считать ледяную оболочку геологически активной системой, внутри которой возможен обмен материалом между разными слоями.

Разобраться в устройстве спутника Юпитера должна миссия NASA Europa Clipper. Аппарат стартовал в октябре 2024 года и должен прибыть к Юпитеру в апреле 2030-го. Он не будет садиться на Европу и тем более бурить её лёд. Вместо этого аппарат выйдет на орбиту вокруг Юпитера и совершит почти 50 близких пролётов Европы.

• Радар будет исследовать ледяную оболочку и искать скрытые структуры.
• Магнитометр поможет уточнить свойства предполагаемого океана.
• Камеры составят подробные карты поверхности, спектрометры изучат состав льда и примесей.
• Радиоизмерения позволят судить о внутреннем строении по приливным деформациям спутника.

Europa Clipper не предназначен для прямого поиска живых организмов. Его задача — выяснить, существуют ли на Европе