Naukowcy odkryli w danych zebranych przez stację międzyplanetarną „Galileo” 20 lat temu, nowe dowody na istnienie wodnych gejzerów na lodowatym księżycu Jowisza, Europa. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie Nature, krótko opisany w komunikacie prasowym na stronie internetowej NASA.
Europa to najmniejszy z czterech największych księżyców Jowisza, zwany księżycami galilejskimi. Jego promień jest o 200 kilometrów mniejszy niż promień Księżyca, a jego orbita znajduje się około 670 tysięcy kilometrów od gazowego olbrzyma. Szczególne zainteresowanie tym ciałem niebieskim pojawiło się pod koniec lat 90. XX wieku, kiedy to na podstawie analizy pola magnetycznego satelity przeprowadzonej przez Galileo przewidziano istnienie oceanu subglacjalnego. Przyjmuje się, że ocean jest poniżej 25 kilometrów lodu, a jego głębokość sięga setek kilometrów. Ocean na Europie nie zamarza z powodu ogrzewania wnętrza satelity, które powstaje pod wpływem sił pływowych Jowisza. Ponadto naukowcy sugerują istnienie aktywności geotermalnej na dnie oceanu, co może być warunkiem wystarczającym do powstania życia.
Jednym z dowodów na obecność oceanu na Europie są gejzery emitujące parę wodną, co zostało zarejestrowane przez teleskop Hubble'a w 2012, 2014 i 2016 roku. Wyrzuty zostały wykryte nad regionem równikowym i południowym biegunem satelity, rozciągającym się do 200 kilometrów na wysokość i charakteryzującym się niestabilnym charakterem - największą aktywność obserwowano, gdy satelita był jak najdalej od Jowisza. Jednak odkrycia te zostały dokonane na granicy możliwości teleskopu i astronomowie chcieliby uzyskać dowody na istnienie gejzerów in situ.
Astronomowie pod kierunkiem Xianzhe Jia twierdzą, że znaleźli takie dowody, analizując dane zebrane przez magnetometr i instrument PWS (Plasma Wave Spectrometer) na sondzie Galileo podczas dwóch bliskich przelotów nad równikową i południową Europą w 1997 i 2000 r. lat. Podczas tych lotów minimalna odległość od statku kosmicznego do oblodzonej powierzchni satelity wynosiła prawie 200 kilometrów, co jest obecnie rekordowo niskim.
Dane magnetometru Galileo uzyskane podczas bliskiego przelotu w grudniu 1997 r. Nad Europą i ich porównanie z modelami.
Dane z instrumentu PWS Galileo uzyskane podczas bliskiego przelotu w grudniu 1997 roku nad Europą oraz obliczona dynamika zmian gęstości plazmy.
Podczas lotu nad równikowym regionem Europy w grudniu 1997 r., Mniej więcej na minutę przed minięciem najbliższego punktu na powierzchni satelity, magnetometr zarejestrował zmianę natężenia pola magnetycznego o setki nanotastów w ciągu 16 sekund. W tym czasie instrument PWS rejestrował lokalne zmiany pola elektrycznego i gęstości elektronowej plazmy otaczającej aparat. Aby sprawdzić, czy takie zjawiska można powiązać z przejściem urządzenia przez pochodnię wodną (lub pióropusz) gejzeru, astronomowie zbudowali trójwymiarowy model magnetohydrodynamiczny, który opisuje wpływ wyrzutu na właściwości plazmy i pól w pobliżu satelity. Symulacja śledzi zachowanie jonów O + (reprezentatywnych dla plazmy magnetosferycznej), O2 + (reprezentujących jony pochodzące z powierzchni Europy) i plazmy elektronowej,i uwzględnia procesy jonizacji, doładowania i rekombinacji w atmosferze Europy, a także parametry emisji wody uzyskane podczas obserwacji przez różne teleskopy. Założono, że kształt i struktura emisji na Europie jest zbliżona do emisji gejzerów na księżycu Saturna, Enceladusie.
Szacunkowa lokalizacja uwolnienia wody z powierzchni Europy zarejestrowana podczas bliskiego przelotu Galileo w grudniu 1997 r.
Film promocyjny:
W rezultacie okazało się, że modele dobrze opisują dane obserwacyjne i pozwalają ograniczyć obszar źródła smugi, przez który przeleciał Galileo w grudniu 1997 roku. W przypadku bliskiego przelotu w 2000 roku dane obserwacyjne dotyczące zmian pola magnetycznego nie mogą być interpretowane jako efekt wyrzutu gejzeru. Odkrycia te podkreślają wartość zbierania danych z niewielkich odległości od powierzchni satelity lub na jej powierzchni. Wyzwanie to stoi przed nową generacją misji systemu Jowisza - Europa Clipper, Jupiter Icy Moon Explorer i Joint Europa Mission, które mają wystartować na początku lat 20. XX wieku.
Alexander Voytyuk