ЄВРОПА (СУПУТНИК): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СКЛАД, ОРБІТА, РУХ - АРТЕ - 2025

Європа - природний супутник або місяць Юпітера, відкритий в 1610 році італійським астрономом Галілео Галілеєм (1564-1642). Це частина так званих галілейських лун разом з Ганімедом, Іо та Каллісто. Його назва походить від символу грецької міфології: Європа була матір'ю короля Міноса Критського, одного з численних закоханих царя богів.

Німецький астроном Саймон Маріус, сучасник Галілея, запропонував ім'я у своєму творі, який також приписував відкриття супутників Джовіана до того, як Галілей оголосив про це.

Рисунок 1. Природне кольорове зображення Європи, зняте місією Галілео, лінії, ймовірно, переломи в корі з оголеними скелями. Джерело: Wikimedia Commons. NASA / JPL / DLR / Загальнодоступне надбання

Ще одне позначення, яке використовується для цього супутника і в даний час не використовується, - це те, яке Галілей спочатку запропонував, з римськими цифрами. Таким чином, Європа також Юпітер II, оскільки це другий Галілейський місяць, близький до планети (Іо є найближчим, але є ще чотири менші місяці).

Врешті-решт астрономи потрапили на пропозицію Маріуса, який, можливо, виявив супутники незалежно від Галілея.

Відкриття орбіти Галілея на орбіті Юпітера стало віхою для науки. Це посилило геліоцентричну теорію Коперника і дало зрозуміти людству, що Земля не є центром Всесвіту.

Однак галілейські місяці тривалий час залишалися невеликими світловими точками, видно телескопом, який обертався навколо Юпітера.

Так було, поки безпілотні місії "Піонер", "Вояджер", "Галілео" та "Нові горизонти" не принесли потоку інформації про Європу та інші супутники планет-гігантів.

Загальна характеристика

Можлива придатність

Європа, трохи менша за Місяць, має океан води під поверхнею і захищена від сонячного вітру магнітним полем Джовіана, що дає їй певні перспективи для заселення.

Малюнок 2. Порівняльний розмір Європи, ліворуч знизу, із Землею та Місяцем. Джерело: Wikimedia Commons. Apollo 17 Зображення Цілої Землі: НАСАТелескопічне зображення повного Місяця: Григорій Х. Ревера Зображення Європи: NASA / JPL / Public domain

Додайте до цього той факт, що Європа, можливо, тектонічна. І крім Землі, до цього часу не було відомо жодного іншого небесного об’єкта зі складною геологією.

Атмосфера

Він також має атмосферу, слабку, але з киснем, і його щільність, хоча і не така висока, як земна, говорить про те, що в її складі є хороша кількість гірської породи.

Поверхня

Заморожена поверхня дуже гладка, ледь перетинається лініями, показаними на малюнку 1.

Ці лінії, можливо, відображають напруження в крижаній корі товщиною 100-150 км, що покриває Європу, оголюючи нижню скелю, під якою знаходиться рідка вода.

У внутрішніх місцях Європи вистачає тепла для підтримання цього океану через припливне потепління.

Припливи прийнято вважати явищами, характерними для океанічних мас, проте гравітаційне притягання витісняє не лише воду, але й скелю. І ці процеси призводять до тертя, що розсіює енергію орбітального руху в тепло.

Немає магнітного поля

Завдяки вимірюванням магнітного поля, здійсненим безпілотними місіями, відомо, що Європі не вистачає власного магнітного поля. Але вони також виявили існування залізного ядра та шару води, багатого на вміст мінеральних речовин під землею.

Ці вимірювання вказують на те, що компас мандрівника, який прибуває до Європи, відчув би дику гойдалку, особливо коли підхід до Юпітера є максимальним. І це те, що інтенсивне магнітне поле Джовіана взаємодіє з провідним матеріалом надр, викликаючи ці коливання.

Альбедо Європи

Відомо, що Європа має крижану і злегка нерівну поверхню не тільки через інформацію, отриману за допомогою зображень, але і через вимірювання, зроблені на її альбедо.

Альбедо будь-якого об’єкта - астрономічного чи іншого характеру - це частка світла, яку він відбиває. Ось чому його значення коливається від 0 до 1.

Якщо альбедо дорівнює 0, це означає, що об'єкт поглинає все світло, не відбиваючи нічого, навпаки, якщо це 1, він відображає його повністю.

Дзеркала - це предмети з великим альбедо, а у Європи - 0,69. Це означає, що він відбиває приблизно 69% світла, що досягає його поверхні, що свідчить про те, що лід, який його покриває, чистий і недавній.

Тому поверхня Європи є відносно молодою, за оцінками, приблизно 10 мільйонів років. Поверхні зі старим льодом, як правило, дуже темні та мають менше альбедо.

Ще один факт на його користь полягає в тому, що поверхня Європи майже не має кратерів удару, що говорить про достатню геологічну активність, щоб стерти свідчення наслідків.

Один із цих небагатьох кратерів з’являється внизу малюнка 1. Це світла пляма у формі крота з темним центром, що називається кратер Пвілл, на честь кельтського божества підземного світу.

Короткий огляд основних фізичних характеристик Європи

Перекладацький рух

Європа рухається навколо Юпітера з періодом трохи більше 3 з половиною днів, дотримуючись досить кругової орбіти.

Особливістю поступального руху Європи є те, що він знаходиться в синхронному обертанні з Юпітером. Тому він завжди показує однакове обличчя до планети, як і Місяць до Землі. Це явище також відоме як припливна зв'язка.

Малюнок 3. Європа завжди показує Юпітер однакову грань завдяки синхронному обертанню. Джерело: NASA.

Припливне зчеплення характеризується тим, що він приймає об'єкт в той же час на орбіту навколо самого масивного тіла - в цьому випадку Юпітера, - як це робить один повний оберт на власній осі.

Пояснення полягає в тому, що небесні тіла - це не точкові маси, а об’єкти із помітними розмірами. З цієї причини сила тяжіння, яку Юпітер чинить на свої супутники, не є однорідною, більш інтенсивна на найближчій стороні і менш інтенсивна на далекій стороні.

Це створює періодичні спотворення в Європі, на які також впливає сила тяжіння, регулярно чиняться іншими сусідніми галілейськими місяцями: Ганімедом та Іо.

Результатом є посилення гравітаційних сил у явищі, відомому як орбітальний резонанс, оскільки інші місяці гравітаційно тягнуться на Європу через точні проміжки часу.

Резонанс Лапласа

І звичайно, Європа робить те саме з іншими лунами, створюючи якусь гармонію між усіма ними.

Взаємні гравітаційні ефекти галілейських лун називають резонансом Лапласа, після його відкриття французький математик і астроном П'єр Саймон де Лаплас у 1805 році.

У фізиці існує кілька видів резонансу. Це рідкісний резонанс, коли періоди обертання трьох лун знаходяться у співвідношенні 1: 2: 4. Будь-яка сила, що діє на когось із членів цієї системи, передається іншим шляхом гравітаційної взаємодії.

Малюнок 4. Анімація орбітального резонансу між галілейськими супутниками. Джерело: Wikimedia Commons. Користувач: Matma Rex / Public domain.

Тому сили припливів, які роблять всю Європу, піддаються витяжкам і стисканням, які спричиняють нагрівання, описане вище. А це також призводить до того, що Європа має в собі океан рідкої води.

Обертальний рух

Європа має обертальний рух навколо власної осі, який, як ми вже говорили, має ту саму тривалість, що й орбітальний період, завдяки припливному зчепленню, яке він має з Юпітером.

Склад

В Європі присутні ті самі елементи, що і на Землі. В атмосфері є кисень, залізо і силікати знаходяться в ядрі, тоді як вода, найбільш вражаюча речовина, займає шар нижче кори.

Вода під Європою багата мінеральними солями, такими як хлорид натрію або звичайна сіль. Наявність сульфату магнію та сірчаної кислоти може частково пояснити червонуваті лінії, що перетинають поверхню супутника.

Також вважається, що в Європі є толіни, органічні сполуки, які утворюються завдяки ультрафіолетовому випромінюванню.

Толіни є поширеними в крижаних світах, таких як Європа і Сатурн, Місяць Титан. Для їх утворення необхідні вуглець, азот і вода.

Внутрішня структура

Внутрішня будова Європи подібна до структури Землі, оскільки має серцевину, мантію та кірку. Його щільність, поряд з щільністю Іо, вище, ніж у двох інших галілейських лун, що свідчить про більш високий вміст силікату.

Малюнок 5. Внутрішня будова чотирьох галілейських лун за теоретичними моделями. Джерело: Кутнер, М. Астрономія: фізична перспектива.

Серцевина Європи не виготовлена ​​з розплавленого металу (на відміну від Іо), що говорить про те, що вода під кіркою має високий вміст мінеральних речовин, оскільки магнетизм Європи випливає з взаємодії хорошого провідника, такого як вода з солями і інтенсивне магнітне поле Юпітера.

У скелястій мантії багато радіоактивних елементів, які виділяють енергію при розпаді та є ще одним джерелом внутрішнього тепла для Європи, крім припливного нагріву.

Найбільш зовнішній шар води, частково замерзлий і частково рідкий, в деяких районах оцінюється товщиною 100 км, хоча інші стверджують, що це лише близько 200 м.

У будь-якому випадку, експерти погоджуються, що кількість рідкої води в Європі може бути вдвічі більшою, ніж є на Землі.

Вважається також, що в щілинах крижаної кори є озера, як це запропоновано на рисунку 6, які також могли б утримувати життя.

Крижана поверхня отримує безперервну взаємодію із зарядженими частинками, що надсилаються з радіаційних поясів Джовіана. Сильний магнетизм Юпітера прискорює електричні заряди та заряджає їх енергією. Таким чином, частинки виходять на поверхневий лід і фрагментують молекули води.

У процесі виділяється достатньо енергії, достатньої для утворення сяючих газових хмар навколо Європи, які спостерігав зонд Кассіні, коли він прямував до Сатурна.

Рисунок 6. Внутрішня структура Європи за моделями, створеними з наявної інформації. Джерело: Wikimedia Commons.

геологія

Безпілотні місії надали велику кількість інформації про Європу не тільки в безлічі зображень з високою роздільною здатністю, які вони надсилали з поверхні, а й через гравітаційного впливу Європи на космічні апарати.

На зображеннях виявляється дуже світло-жовта поверхня, позбавлена ​​помітних рельєфів, таких як височілі гори чи помітні кратери, на відміну від інших супутників Галілея.

Але найяскравіше - це мережа похмурих ліній, які постійно перетинаються, і що ми чітко бачимо на рисунку 1.

Вчені вважають, що ці лінії походять від глибоких тріщин на льоду. Якщо дивитися ближче, лінії мають темний край із більш світлою центральною смугою, яка, як вважається, є продуктом великих гейзерів.

Малюнок 7. Гейзери Європи, побачені Хабблом. Джерело: NASA.

Ці височі колони пари (шлейфи) у кілька кілометрів заввишки складаються з теплішої води, яка піднімається зсередини через переломи, про що повідомляють спостереження космічного телескопа Хаббла.

Деякі аналізи виявляють сліди, залишені водою з високим вмістом мінералів і згодом випаровуються.

Можливо, що під земною корою Європи відбуваються процеси субдукції, оскільки вони відбуваються на Землі, в яких тектонічні плити сходяться по краях, рухаючись відносно один одного в так званих зонах субдукції.

Але на відміну від Землі, пластини виготовлені з льоду, який рухається над рідким океаном, а не магмою, як це відбувається на Землі.

Можливе заселення Європи

Багато експертів переконані, що океани Європи можуть містити мікробне життя, оскільки вони багаті киснем. Крім того, в Європі є атмосфера, хоч і тонка, але з присутністю кисню, елемента, необхідного для підтримки життя.

Інший варіант підтримки життя - озера, укладені в крижану кору Європи. Наразі вони є припущеннями, і для підтвердження їх не вистачає набагато більше доказів.

Для посилення цієї гіпотези продовжують додаватись деякі докази, наприклад, присутність у корі глинистих мінералів, які на Землі асоціюються з органікою.

І ще одна важлива речовина, яка, згідно з новими висновками, виявляється на поверхні Європи - це хлорид натрію або звичайна сіль. Вчені встановили, що кухонна сіль за домінуючих в Європі умов набуває блідо-жовтий колір, який видно на поверхні супутника.

Якщо ця сіль походить з океанів Європи, це означає, що вони, можливо, несуть схожість із наземними, а з цим і можливістю жити життям.

Ці висновки не обов'язково означають, що в Європі є життя, але, якщо підтверджено, супутник має достатні умови для свого розвитку.

Вже є місія NASA під назвою Europa Clipper, яка наразі перебуває на стадії розробки та може бути запущена у найближчі кілька років.

Її завдання включають вивчення поверхні Європи, геології супутника та його хімічного складу, а також підтвердження існування океану під земною корою. Нам доведеться ще трохи почекати, щоб дізнатися це.

Список літератури

1. BBC. Чому Європа, крижаний місяць Юпітера, найкращий кандидат для пошуку позаземного життя у Сонячній системі? Відновлено з: bbc.com.
2. Eales, S. 2009. Планети і планетарні системи. Вілі-Блеквелл.
3. Кутнер, М. 2003. Астрономія: фізична перспектива. Cambridge University Press.
4. Pasachoff, J. 2007. Космос: Астрономія в новому тисячолітті. Третє видання. Томсон-Брукс / Коул.
5. Насіння, М. 2011. Сонячна система. Сьоме видання. Cengage Learning.
6. Вікіпедія. Європа (місяць). Відновлено з: en.wikipedia.org.
7. Вікіпедія. Europa Clipper. Відновлено з: es.wikipedia.org.