Ледяные океанические миры Юпитера в будущем могут стать интересными местами для путешествий

Каллисто и Ганимед - одни из самых больших лун в Солнечной системе. Миссия НАСА JUICE раскроет некоторые из их секретов.

Отредактировано 2023-25-06
Луна Юпитера Каллисто на цветном изображении NASA GalileoСнимок, сделанный в мае 2001 года, является единственным полным глобальным цветным изображением Каллисто, полученным "Галилео". Поверхность Каллисто равномерно покрыта кратерами, но не является однородной по цвету или яркости. Ученые считают, что более яркие участки - это в основном лед, а более темные - сильно эродированный, бедный льдом материал.

Пришло время JUICE приступить к работе. Эксплорер JUpiter ICy moons Explorer Европейского космического агентства вчера взлетел на ракете Ariane 5, чтобы начать свое восьмилетнее путешествие в систему Юпитера для изучения Европы, Ганимеда и Каллисто, трех крупнейших лун во всей Солнечной системе.

Вместе с аппаратом НАСА Europa Clipper, который будет запущен в октябре 2024 года, но прибудет в пункт назначения на год раньше, чем JUICE, эти миссии позволят получить первые крупные планы ледяных лун Юпитера с тех пор, как зонд НАСА Galileo посещал газовый гигант в 1995 и 2003 годах.

Мы узнали о том, что у Европы есть подповерхностный океан, благодаря миссии "Галилео", - говорит Эмили Мартин, геолог-исследователь Центра изучения Земли и планет в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института. Находка "Галилео" подогрела интерес к так называемым "океаническим мирам", которые имеют жидкую воду под толстым поверхностным льдом и могут быть лучшим местом для поиска инопланетной жизни в нашей Солнечной системе. Ганимед и Каллисто, вероятно, тоже являются океаническими мирами.

Хотя Galileo сделал несколько снимков менее известных братьев и сестер, он не смог проанализировать их поверхности так хорошо, как планировалось изначальноКосмический аппарат оказался в затруднительном положении с самого начала, когда его антенна с высоким коэффициентом усиления, необходимая для отправки большого количества данных, не смогла полностью развернуться. Таким образом, когда JUICE прибудет к Юпитеру в 2031 году, он начнет проводить первые действительно высокоразрешающие исследования Ганимеда и Каллисто, а также дополнит данные о Европе, собранные Europa Clipper. JUICE будет использовать свой лазерный альтиметр для построения подробных топографических карт всех трех лун и использовать измерения их магнитных и гравитационных полей, наряду с радаром, для исследования их внутренней структуры.

"Галилео провел разведку, - говорит Мартин, - а теперь JUICE получает возможность вернуться и действительно копнуть глубже".

Есть ли вода на лунах Юпитера?

Если люди и знают одну луну Юпитера, то это, скорее всего, Европа: подповерхностный океан этой ледяной луны был в центре внимания научно-фантастических книг и фильмов. Но Мартин особенно взволнован тем, что JUICE может найти на Каллисто. Вторая по величине луна Юпитера, она вращается на более отдаленной орбите, чем Европа или Ганимед. По всей видимости, она геологически неактивна и, возможно, не дифференцирована, то есть внутренности Каллисто не разделились на слои кора-мантия-ядро, которые наблюдаются на других планетах и лунах.

Несмотря на скромный профиль, данные миссии Galileo позволяют предположить, что Каллисто может содержать жидкий океан, как Европа и Ганимед. Понимание того, как это возможно, и возможность увидеть, как на самом деле выглядит внутренняя часть Каллисто, может помочь исследователям космоса лучше понять, как развивались все луны Юпитера.

"В некотором смысле Каллисто - это прото-Ганимед", - говорит Мартин.

Что будет после Марса?

По словам Скотта Шеппарда, астронома из Научного института Карнеги, интересен не только внутренний мир Каллисто. Это единственная крупная луна, которая вращается вне пояса интенсивного излучения колоссального магнитного поля Юпитера - излучения, которое может поджарить как электрику космических кораблей, так и людей-исследователей. "Если человечество собирается построить базу на одной из лун Юпитера, то Каллисто будет, безусловно, первым выбором", - говорит Шеппард. "Она может стать луной-шлюзом во внешнюю Солнечную систему".

JUICE пролетит мимо Европы, затем Каллисто, а затем выйдет на орбиту вокруг Ганимеда, самой большой луны в Солнечной системе. Ее диаметр составляет около 3 270 миль, что больше, чем у планеты Меркурий, диаметр которой составляет 2 578 миль.

Луна Юпитера Ганимед крупным планом Это изображение юпитерианской луны Ганимед было получено камерой JunoCam на борту космического аппарата НАСА Juno во время пролета ледяной луны 7 июня 2021 года. В момент сближения Juno находился на расстоянии 645 миль от ее поверхности, что ближе к самой большой луне Юпитера, чем любой другой космический аппарат за более чем два десятилетия. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Джеффри Коллинз, профессор геологии, физики и астрономии в Уитонском колледже, говорит, что больше всего его волнует этап миссии, связанный с Ганимедом. "Это будет первый раз, когда мы будем вращаться вокруг такого мира, и я знаю, что мы будем удивлены тем, что найдем".

Если на Ганимеде под его замерзшей оболочкой находится океан жидкой воды, какова глубина его коры, и является ли предполагаемый подповерхностный океан одной огромной цистерной или состоит из жидкости, слоистой с ледяной или каменистой мантией. JUICE станет первой миссией, которая даст ученым реальные ответы на эти вопросы.

"Даже если JUICE просто позволит нам достичь такого уровня понимания Ганимеда, какой мы имели для Марса 20 или 30 лет назад, это будет огромный скачок вперед по сравнению с тем, что мы знаем сейчас", - говорит Коллинз. "Это будет такая вещь, которая перепишет учебники".

Любые подсказки, которые JUICE получит от Ганимеда и Каллисто, могут относиться не только к Юпитеру и его ледяным лунам. По словам Мартина, они могут рассказать нам больше о том, чего можно ожидать, когда мы будем смотреть дальше от нашей Солнечной системы.

"Это контекстуализирует различные виды океанических мировых систем, что имеет еще более широкое значение для экзопланетных систем", - говорит она. "Чем больше мы сможем понять различия и сходства между океаническими мировыми системами, которые мы имеем здесь, в нашей Солнечной системе, тем лучше мы будем готовы к пониманию планетарных систем, которые мы продолжаем открывать в других солнечных системах".