Фива — спутник Юпитера

Фива — спутник Юпитера

Внутренние спутники Юпитера на фоне луны Каллисто.

Кольца больших планет не могут поддерживать свою форму сами по себе — им необходима луна-пастух, которая будет оттачивать их очертания силой своего притяжения. Фива (или Теба), спутник Юпитера, служит именно таким пастухом. Она удерживает собственное «паутинное» кольцо и помогает «пасти» главное кольцо Юпитера.

• 1 Характеристики Фивы
  • 1.1 Место Фивы среди лун Юпитера
  • 1.2 Фива в фактах
• 2 История исследования Фивы
• 3 Материалы по теме
• 4 Фива или Теба

Галилеевы спутники Юпитера

Галилеевы спутники Юпитера – самые известные из спутников этой планеты, открыты Галилео Галилеем в 1610 году в один из первых в мире телескопов. Четыре Галилеевых спутника: Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Они самы большие и поэтому хорошо видны с Земли даже в небольшой бинокль или подзорную трубу.
Ганимед – самый большой из спутников Юпитера, его диаметр – 5262 км.
Каллисто лишь немного ему уступает – “всего” 4820 км.
Размеры Ио и Европы – более 3000 км.
Ближайший к ним по величине спутник, Амальтея, имеет размеры всего лишь 250×146×128км (из-за неправильной формы). Поэтому, если Галилеевы спутники Юпитера рассмотреть с Земли легко, то для того, чтобы увидеть остальные, нужен уже серьёзный прибор. 49 мелких спутников Юпитера были открыты только в последние 20 лет, когда появились более современные телескопы.

Подледная жизнь вне Земли: что мы знаем о Европе, спутнике Юпитера

Возможно, внеземная жизнь гораздо ближе к нам, чем кажется, поскольку жидкая вода, которая нужна для возникновения и и подднржания существования аналога земной жизни, не редкость в Солнечной системе. Так, уже доказано (или почти доказано) существование океанов жидкой воды у ряда спутников планет-гигантов.

Насколько известно, лед есть даже в кратерах самой близкой к Солнцу планете — Меркурии. Вероятно, там лед иногда тает, так что вода время от времени может образовываться и там, хотя, наверное, ненадолго. Но на Европе, спутнике Юпитера, жидкая вода совершенно точно существует под многокилометровой толщей льда. Может быть, там есть и жизнь, хотя это нужно доказать. Что нам известно об этом спутнике Юпитера?

Все началось с обнаружения гейзеров

О неоднородной поверхности Европы известно давно, как и о том, что ее поверхность — лед. Долгое время считалось, что спутник Юпитера покрыт многокилометровым слоем льда, так что спутник представляет собой нечто вроде снежка с каменным ядром внутри. Но, как оказалось, реальность гораздо интереснее — космический аппарат «Галилео» обнаружил признаки существования гейзеров над поверхностью Европы.

За время своей научной миссии он 11 раз облетел Европу с минимальным расстоянием от поверхности в несколько сотен километров. Изучив переданные аппаратом данные, ученые выяснили, что в нескольких случаях показания магнитометра очень сильно менялись. Так случилось, в частности, 16 декабря 1997 года, когда расстояние до поверхности спутника Юпитера составило всего 206 километров. Ученые предположили, что «Галилео» прошел через гейзер.

Орбитальный телескоп «Хаббл» помог доказать существование гейзеров. Ну а раз они есть, значит, подо льдом Европы — жидкая вода, и ее много. Она может быть (и скорее всего это так) соленой, причем соль может быть не поваренной, а «английской», т.е. это калийная соль. Но в любом случае есть далеко ненулевой шанс существования под поверхностью Европы жизни — хоть микроскопической, хоть многоклеточной.

Глубина океанов (вернее, океана) Европы может достигать 80-179 км, а значит, на спутнике Юпитера воды примерно в два раза больше, чем содержат все океаны Земли.

Какие ваши доказательства?

Конечно, у ученых нет прямых доказательств существования жизни на Европе, но зато есть косвенные, и это не один набор данных. В частности, в 2013 году исследователи Калифорнийского университета заметили следы присутствия перекиси водорода. Она необходима для процесса, который называется метаногенезом — образованием метана анаэробными археями.

Кроме ресурсов вроде перекиси для существования жизни нужна еще тепловая энергия. И она, скорее всего, тоже есть на Европе. Есть несколько предположений насчет возможности существования жидкой воды на Европе. Одна из них — гравитационное воздействие спутника с газовым гигантом. Европа вращается вокруг Юпитера, благодаря чему внутренние слои смещаются и деформируются под воздействием гравитации. Все это приводит к трению с генерацией тепла. Разогревается мантия луны Юпитера, которая нагревает придонные слои океана. Возможно, теплее всего на полюсах спутника — там должен генерироваться максимальный объем тепла.

Этот эффект называется «приливный разогрев» и не является уникальным в Солнечной системе. У ученых есть все основания считать, что приливный разогрев характерен и для других спутников планет-газовых гигантов. По мнению Йоахима Заура, планетолога из Кельнского университета, Европа — один из лучших кандидатов на обнаружение внеземной жизни, поскольку здесь жидкая вода взаимодействует с силикатной мантией. Это значит, что минеральные соединения вымываются, поставляя ресурсы для живых организмов (если они там есть, конечно).

Кроме трения, есть и еще одна возможность — вулканическая активность. Если подо льдом есть вулканы, то они создают необходимые для существования жизни условия. Примеры есть на Земле — это гидротермальные источники на дне океанов нашей планеты.

Еще есть далеко ненулевая вероятность попадания кислорода в воду. Некоторые ученые предполагают, что этот элемент образуется на поверхности Европы под воздействием солнечного ветра, а затем попадает в океан уже в ходе чисто геологических процессов. Правда, концентрацию кислорода в воде пока что определить невозможно — нужна специализированная миссия.

Что касается самой жизни, то о возможной конфигурации экосистем рассказывает созданный около 20 лет назад документальный фильм BBC «Естественная история инопланетянина» (Natural History of an Alien). Его создатели считают, что в основе трофической цепочки будут находиться хемотрофные бактерии. Они будут формировать слои органических отложений на дне океана, а другие живые организмы, будут этими отложениями питаться. Эти организмы — аналог травоядных организмов на Земле. Соответственно, будут существовать и хищники, которые могут быть похожими на акул.

Миссии? А пожалуйста

Europa Clipper

NASA запускает этап сборки и тестирования новой станции. Аппарат планируют отправить в 2024 году. Он будет исследовать ледяную поверхность и подледный океан спутника Европы.

Главная цель проекта Europa Clipper — изучение спутника Юпитера. Особый интерес для исследователей представляет как раз уникальный океан Европы. Сейчас почти никто не сомневается в его существовании.

Старт миссии нацелен на 2024 год. Аппарат запустит в космос ракета-носитель SLS. Продолжительность полета к спутнику составит 7 лет. Основная научная программа продлится 109 дней.

Что будет включать в себя миссия к Европе?

• Сбор точной информации о внутреннем океане;
• сбор картографических данных о рельефе и характере поверхности;
• поиск следов водяного пара, которые могут появляться из-под ледяной коры.

Основные ее характеристики:

• Наличие дисковой антенны диаметром 3 метра для обмена данными с Землей.
• Две массивные солнечные батареи, которые будут разворачиваться в космосе словно крылья. Они обеспечивают электропитанием системы зонда. Площадь батарей — 90 кв.метров.
• Габариты станции в разложенном состоянии будут больше длины баскетбольного поля в 30,5 метров.

В этом году начнут работы со всеми приборами, а в следующем — комплексные испытания станции. Модуль двигателя корабля будут строить в Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в штате Мэриленд. Ядро модуля состоит из двух цилиндров, расположенных друг на друге. Их высота составляет около 3 м. Они содержат двигательные баки и 16 ракетных двигателей.

Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)

Это многоцелевой проект, который предполагает изучение не только Европы, но еще и Ганимеда и Каллисто. Что касается Европы, то ученые планируют для JUICE 2 облета на высоте 400-500 км от поверхности спутника. К сожалению, полноценное изучение Европы потребует около 50-100 облетов, что пока не представляется возможным. Тем не менее, в течение 36 дней аппарат будет изучать Европу подробнейшим образом, находясь в непосредственной близости. И еще около года займут удаленные исследования. Цели изучения спутника Юпитера:

• Определение состава веществ, не относящихся к ледовому покрытию.
• Исследование водоемов под наиболее активными местами. Эти исследования помогут выяснить, насколько жидкость океана Европы похожа по составу на земные океаны.
• Исследование процессов, происходивших относительно недавно (считается, что поверхность Европы очень молодая — возраст не превышает 180 млн лет, а возраст полыней, периодически появляющихся на поверхности, не превышает 50—100 тыс. лет). Также предстоит выяснить геологическую активность спутника.

Экзотические миссии

Если две миссии выше — утверждены, то другие, лишь предполагаемые, пока обсуждаются. Одна из наиболее интересных — проникновение через трещину под лед. Сделать это сложно, но возможно. Такая миссия будет включать два аппарата. Первый будет нести в себе второй, доставив его под лед.

Второй же может выглядеть как «плавучий вездеход», который успешно прошел испытания в 2019 году в озере близ Уткиагвика, Аляска.

Называется этот модуль Buoyant Rover for Under-Ice Exploration. Он сконструирован таким образом, чтобы не тонуть, а ползать по нижней части морского льда. У него положительная плавучесть, благодаря чему море прижимает его ко льду снизу, где он и ползает, собирая научные данные.

В ходе испытаний робот непрерывно находился подо льдом в течение 42 часов и 30 минут.

В целом, надежды ученых можно выразить словами специалиста из NASA, Мохита Мелвани Дасвани. Он занимается моделированием условий Европы, включая состав и физические свойства ядра, слоя силикатных пород и океана. Дасвани заявил следующее: «Европа — один из наших лучших шансов найти жизнь в нашей Солнечной системе. Миссия NASA Europa Clipper будет запущена в ближайшие несколько лет, и поэтому наша работа направлена ​​на подготовку к миссии, которая будет изучать вопрос обитаемости Европы».

2. Физические характеристики

Фива имеет неправильную форму, близкую к трёхосному эллипсоиду с осями 116×98×84 км. Её объёмная плотность и масса точно неизвестны, но расчётная оценка плотности близка к плотности Амальтеи около 0.86 г/см³. Масса Фивы оценивается в 4.3⋅10 17 килограмм

Вращение Фивы вокруг своей оси синхронизировано с её обращением вокруг Юпитера, поэтому спутник обращён к планете одной и той же стороной, как и все внутренние спутники Юпитера. Она ориентирована в пространстве так, что вытянутый конец оси всегда направлен к Юпитеру. Самые близкие к Юпитеру и самые удалённые от Юпитера области на поверхности Фивы близки к пределу Роша, где сила притяжения на поверхности Фивы лишь немногим превышает центробежную силу. В результате вторая космическая скорость очень мала, что позволяет пыли и обломкам, появляющимся при метеоритных ударах, легко покидать поверхность спутника. Эта пыль образует одно из колец Юпитера кольцо Фивы.

Поверхность Фивы тёмная с переходом в красноватые оттенки. Яркость передней полусферы спутника в 1.3 раза превышает яркость задней. Асимметрия вызвана, вероятно, более высокой скоростью и частотой метеоритных ударов в переднюю полусферу, в результате этих ударов на поверхность выбрасывается лёд с больших глубин. Поверхность Фивы сильно изрыта. Не менее трёх-четырёх ударных кратеров по размеру сопоставимы с диаметром самой Фивы. Самый большой диаметр около 40 км кратер расположен на стороне, противоположной направлению на Юпитер, и называется Зетус Zethus это единственное образование на поверхности Фивы, имеющее собственное название. На валу этого кратера имеется несколько ярких пятен.