«Прямой забор образцов океана Европы представляет собой серьезный технологический вызов и будет возможен еще не скоро, — говорит геобиолог Калтеха Вуди Фишер. — Но если мы сможем взять образцы, оставшиеся в зонах хаоса, они могут многое раскрыть о составе и динамике океана внизу». Полагают, что океан может быть на глубине 100 километров. Хаос (chaos terrain) в данном случае — это понятие, используемое в планетной геологии для описания областей на поверхности небесных тел, имеющих хаотичный рельеф. Такие области сложены из беспорядочного сочетания гряд, трещин, плато и других типов структур. Их нашли на Марсе и на Европе.
Спутник Юпитера Европа, как полагают, скрывает огромный соленый океан под своей ледяной оболочкой, и этот океан, говорят ученые, обладает потенциалом поддерживать жизнь. Не так давно NASA предложило отправить к ледяной луне миссию с целью поиска компонентов, которые могут указать на жизнь. Но где искать лучше всего?
Недавнее исследование команды Калтеха, включая Майка Брауна, профессора планетарной астрономии и профессора им. Ричарда и Барбары Розенберг, а также Кевина Хэнда, астробиолога и планетолога в Лаборатории реактивного движения NASA, показало, что лучшим местом для поиска могут быть иссеченные, неровные поверхности так называемого «хаоса» Европы.
«Если представить место на Европе, где океаническая вода недавно растаяла и выбросила химические вещества на поверхности, это будет оно. Если мы когда-нибудь возьмем забор образцов и каталогизируем обнаруженную там химию, мы сможем узнать, что происходило на дне океана Европы и, возможно, найдем органические компоненты, что будет несомненно интересно».
«Мы знали в течение долгого времени, что свежая ледяная поверхность Европы, которая покрыта трещинами и хребтами и которая изменяет рельеф, является внешней сигнатурой огромного внутреннего соленого океана, — говорит Браун. — Области хаотической местности показывают сигнатуры крупных ледяных плит, которые были разбиты, изменили позиции и снова замерзли. Эти регионы представляют особенный интерес, поскольку вода из океанов ниже могла подняться на поверхность через трещины и оставить там отложения. Это могло бы много поведать об активности на границе твердого ядра и океана».
В поисках таких отложений, ученые по-новому взглянули на данные, сделанные в 2011 году на телескопе Кека на Гавайях с помощью спектрографа OSIRIS. Спектрографы разбивают свет на составляющие его части и затем измеряют их частоты. Каждый химический элемент обладает уникальными светопоглощающими характеристиками, спектральными полосами. Спектральный узор, который получается в процессе абсорбции света на определенной длине волны, можно использовать для идентификации химического состава минералов на поверхности Европы по отраженному свету.
Инструмент OSIRIS измеряет спектр в инфракрасных длинах волн. «Минералы, которые мы ожидаем найти на Европе, имеют отличительные спектральные отпечатки в инфракрасном свете, — говорит Фишер. — Соедините это с экстраординарными способностями адаптивной оптики на телескопе Кека, и получите очень мощный инструмент». Механизмы адаптивной оптики снижают размытие, вызванное турбулентностью в земной атмосфере, за счет измерения искажения изображения яркой звезды или лазера и механической коррекции.
Наблюдения OSIRIS произвели спектр более 1600 отдельных точек на поверхности Европы. Чтобы внести в этот набор данных смысл, Фишер разработал новую методику сортировки и идентификации крупных групп спектральных сигнатур.
«Патрик разработал очень умный новый математический инструмент, который позволяет вам взять коллекцию спектров и автоматически, без каких-либо предвзятых человеческих убеждений, классифицировать их по числу различных спектров», — говорит Браун. Это программное обеспечение сумело сопоставить эти группы показаний с картой поверхности Европы, созданной в ходе миссии NASA Galileo, составляющей карты троянских спутников с конца 90-х. В результате получилось наглядное руководство по составу регионов, в которых была заинтересована команда.
В ходе анализа выявили три композиционно различных категории спектров. Первая — водяной лед, преобладающий на поверхности Европы. Вторая категория включала химические вещества, образующиеся, когда ионизированные сера и кислород — возможно, от вулканической активности луны Ио, которая поблизости, — бомбардируют поверхность Европы и реагируют с местными льдами. Эти данные согласуются с результатами предыдущей работы, проделанной Брауном, Хэндом и другими в выявлении поверхностной химии Европы.
Но третья группа химических индикаторов была интереснее. Она не соответствовала ни ледяным, ни серным группам, и ее нельзя было с легкостью выделить из солевых минералов, как того можно было бы ожидать на основе предварительных знаний о Европе. Магний, как считали, находится на поверхности, но имеет слабую спектральную подпись, и этот третий набор показаний не соответствует чему-то, что уже знали о Европе. «По сути, он не соответствует ни одному соленому материалу, который ранее ассоциировали с Европой», говорит Браун.
Когда эту третью группу нанесли на поверхности, она попала на хаотическую местность. «Я смотрел на карты третьей группы спектра и обнаружил, что она по большей части соответствует регионам хаоса, отмеченным на снимках «Галилея». Это было поразительное открытие, — говорит Фишер. — Наиболее важным результатом этого исследования было понимание того, что эти материалы являются родными для Европы, потому что они явно связаны с областями недавней геологической активности».
Состав этих отложений до сих пор не определен. «Мы думаем, что это соли, оставшиеся после того, как большое количество океанических вод вытекло на поверхность, а затем испарилось». Браун сравнивает эти регионы с их земными аналогами. «Это могут быть как большие солончаки в пустынных регионах мира, в которых химический состав соли отражает все материалы, растворенные в воде до ее испарения».
