Супутник Юпітера Європа є, мабуть, найцікавішим небесним тілом Сонячної системи для астробіологів. Європа трохи менша за наш Місяць, але на відміну від неї має поверхню льоду, під якою лежить океан рідкої води глибиною близько ста кілометрів. Існування океану під крижаним щитом Європи можна вважати досить достовірно підтвердженим. На поверхні майже немає метеоритних кратерів, але вона рясна тріщинами, розломами і плямами «хаотичного ландшафту», що складається з тріщинних, змішаних і замерзлих брил льоду. Внутрішня частина Європи отримує потужне приливне нагрівання (як і сусідній супутник Іо, хоча й меншою мірою), що означає, що на дні океану мають вивергатися вулкани, постачаючи океан поживними речовинами та джерелами енергії – необхідні умови для проживання. На поверхні Європи панує холод від мінус 160 до мінус 220 градусів, тому товщина крижаного покриву становить не менше кількох кілометрів. Дослідження останнього океану буде дуже складним завданням, і в якості першого кроку вчені відправлять зонд Europa Clipper в систему Юпітера, який вивчатиме Європу та інші супутники газового гіганта за допомогою кількох близьких прольотів. Однією з цілей місії буде дослідження крижаної оболонки Європи за допомогою радара. Можливості цього методу істотно залежать від складу льоду. Домішка солі ускладнить проникнення радіохвиль, і якщо раковина не дуже товста і складається з чистого льоду, апарат може просвічувати крізь неї. Вчені Техаського університету під керівництвом Наталі Вулфенбаргер припускають, що мантія може містити менше солі, ніж очікувалося, і причиною цього є підводний сніг, який в океані Європи може рухатися знизу вгору.
На Землі крижаний покрив над морями зростає в основному завдяки замерзанню води під ним, на межі лід-вода. В антарктичних морях спостерігався ще один механізм збільшення товщини льоду – «сніг» переохолодженої води, що накопичується під льодом. Які явища могли бути причиною такого підводного «снігопаду»? Температура замерзання води знижується під тиском – приблизно на градус на кожні 130 атмосфер. В океанах Землі це відповідає збільшенню глибини на 1,300 метрів, а під льодом Європи – приблизно на 10 кілометрів. На дні Маріанської западини й океану Європа тиск майже однаковий – глибина першого вдесятеро менша, але сила тяжіння Землі в сім разів більша, ніж Європа. Тому солона вода на самому дні замерзає при температурі майже десять градусів морозу. Крім того, вода піддається адіабатичному нагріванню і охолодженню – зміні температури при стрибках тиску і відсутності теплообміну з навколишнім середовищем. Завдяки меншій стисливості його температура змінюється не так сильно, як повітря в насосах і компресорах, але при великих змінах тиску цей процес стає помітним: коефіцієнт становить приблизно один градус на 400 атмосфер (4 кілометри на Землі, 30 кілометрів). на Європу). Великі об’єми води, що піднімається або опускається, не змішуються з навколишньою водою і не змінюють її температуру, а вода, що піднімається з великої глибини, може стати переохолодженою з двох причин: через адіабатичне охолодження під час декомпресії; і температуру на виході, якщо вона була нижче точки замерзання поверхні.
Частина переохолодженої води замерзає, утворюючи дуже чистий голчастий лід. Цей лід спливає і приєднується до крижаного покриву на поверхні. Вчені виявили, що крижана кірка, яка утворюється під час рівномірного замерзання, наприклад, через поступове охолодження надр Місяця, буде складатися в основному із замерзлого льоду. Якщо льодовий покрив стоншується, наприклад, внаслідок тектоніки, виверження вулканів або нерівномірного сонячного нагрівання, новий лід утворюється в стоншеній області через «перевернутий снігопад». У Європі льодовиковий покрив дуже динамічний.
Крім усього іншого, він кілька разів повністю перекидався, ковзаючи по океану, і екваторіальні області з трохи більшим сонячним нагріванням і тонким льодом опинилися біля полюсів. Тому «підводний снігопад» може значно сприяти утворенню нового льоду. Таким чином, частина крижаного щита Європи може містити в рази менше солі, ніж вважалося раніше. Це ускладнює завдання вчених: з одного боку, чистий лід легше «просвітити» радаром на більшій глибині, а з іншого боку, вміст солі на поверхні Європи високий. Це може бути просто наслідком сублімації льоду з поверхні або може відображати склад льоду, утворений прямим замерзанням води, яка піднялася на поверхню в ущелинах і хаотичних ландшафтах. Крижаний щит Європи, ймовірно, буде дуже неоднорідним – товстим, тонким, солоним і чистим – і для його детального вивчення можуть знадобитися більш потужні та гнучкі радари. З іншого боку, це полегшує роботу майбутніх астробіологів: бурхливі процеси в крижаній кірці можуть транспортувати свіжозамерзлу воду з океану на саму поверхню, де її зразки буде набагато легше вивчати.
Фото: NASA/JPL-Caltech
