Юпитер является самой большой планетной Солнечной системы. На его орбитах находятся 67 известных нам спутников, причем ученые считают, что на некоторых из них – таких как Европа, Ганимед и Каллисто – существуют подземные океаны из жидкой воды. Эти спутники считаются наиболее перспективными телами в Солнечной системе для поисков внеземной жизни. Наибольшим потенциалом обладает самый крупный спутник, Европа. По размерам она сравнима с Луной. Мощность подповерхностного океана на Европе составляет от 80 до 170 километров и, согласно последним исследованиям, в нем достаточно кислорода для поддержания миллионов тонн органической жизни.

Конечно, ученым хотелось бы провести прямые исследования европеанского океана. Для этого на поверхность космического тела потребуется доставить пенетратор, который сможет проплавить себе путь к воде сквозь толщу льда, провести анализ океана и передать данные на поверхность. И без того чрезвычайно сложная задача усугубляется отсутствием точной информации о глубине залегания океана. По данным американского зонда Галилео, который изучал систему спутников Юпитера в середине 1990-х, толщина поверхностного слоя льда может составлять от 4 до 15 километров. Однако модели, основанные на анализе количества солнечного тепла, показывают, что толщина льда может оказаться в два раза больше – до 30 километров.

Таким образом, прежде чем мы сможем отправить на Европу пенетратор, ученым нужно получить точные сведения о параметрах залегания подповерхностного океана на этом спутнике. Поскольку лед является достаточно однородной и прозрачной средой, наиболее подходящим геофизическим методом являются радарные исследования льда с поверхности. Для читателей, пропустивших школьную программу физики, объясним принцип его действия. Радар излучает сигналы определенной частоты, которые проходят сквозь однородную среду, но частично отражаются на границах раздела сред. Датчик фиксирует время, прошедшее до возвращения волны. Используя эти данные, можно вычислить расстояние до объекта, от которого отразилась волна. Чтобы проникнуть сквозь толщу льда на Европе и, кроме того, избежать рассеяния на приповерхностных неровностях, потребуются низкочастотные сигналы длиной волны в десятки метров (частотой менее 30 мегагерц). Дополнительную проблему накладывает то, что облака заряженных частиц в магнитном поле Юпитера время от времени порождают радиовспышки в декаметровом диапазоне, которые в 3 тысячи раз сильнее любых других естественных радиосигналов в Солнечной системе. Чтобы они не исказили измерения радара, потребуется сделать его передатчик мощным. По словам физиков из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL) НАСА, мощность излучателя должна составлять не менее мегаватта. Сейчас такую энергию в космосе на орбите Юпитера может предоставить только ядерный реактор.

В новой статье, опубликованной в журнале Icarus, ученые предлагают для сканирования Европы использовать не искусственный радар, а собственные радиовспышки Юпитера. Для реализации этого плана потребуется доставить в космической пространство между Юпитером и Европой несколько достаточно маломощных детекторов радиоволн, которые будут фиксировать отражение сигналов от поверхности спутника и от глубинного океана. Сравнивая исходные сигналы от Юпитера и отраженные волны, специалисты смогут определить глубину подповерхностного океана на спутнике.

Технология, использующая для анализа отдаленные источники радиоизлучения и отражения их сигналов, называется интерферометрической рефлектометрией. Впервые они была применена австралийской обсерваторией в 1940 году, но на нашла широкого распространения и никогда с тех пор не использовалась на космических аппаратах. Первоначальные оценки американских ученых показали, что она может быть применена для изучения Европы, хотя остается ряд сомнений. В частности этот спутник Юпитера может быть окружен ионосферой. Она способна исказить радиоволны, если окажется мощнее, чем предполагают современные гипотезы.

В дальнейшем ученые из JPL планируют уточнить свои оценки, измеряя отражение юпитерианских радиоволн от поверхности Европы при помощи обсерваторий на Земле. Эти исследования смогут подтвердить или опровергнуть применимость предложенного ими метода.

Источник: www.space.com

Обсудить