Используя лабораторную модель, ученые получают приятный юпитерианский сюрприз.
У Земли есть магнитосфера. Как и Юпитер. Но объем Юпитера в миллион раз больше нашего. В результате Юпитер сталкивается со своим спутником Европой устойчивым выбросом высокоэнергетического излучения. Это не может не влиять на спутник, и новое исследование Лаборатории реактивного движения НАСА дает представление о том, что это за эффект: Европа светится оттенками зеленого, синего и белого. Ночная сторона Луны даже светится в темноте. Открытие было сделано путем изучения поведения лабораторной модели Европы, подвергшейся бомбардировке радиацией.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Увеличенный крупный план «территории хаоса», которая представляет собой ледяную поверхность ЕвропыПредоставлено: NASA/JPL-C altech/Институт SETI
Считается, что на Европе есть океан воды или слякоти под ее хаотично оформленной поверхностью водяного льда. По данным НАСА, подозревается, что ледяной слой Луны имеет толщину от 10 до 15 миль и плавает поверх океана глубиной от 40 до 100 миль. Европа составляет всего четверть размера Земли, но ее обширность и глубина могут означать, что в ней вдвое больше воды, чем во всех наших океанах вместе взятых.
Поскольку вода считается необходимым условием жизни, интерес ученых к Европе очевиден. НАСА отправляет туда радиационно-стойкий Europa Clipper, чтобы посмотреть. Космический корабль совершит 45 облетов на разных расстояниях от 1675 до 16 миль надо льдом. На Europa Clipper будут камеры, спектрометры, ледовый радар, магнитометр, тепловизионные приборы, устройство для измерения гравитации и многое другое.
NASA ранее обнаружило, что могут быть паровые шлейфы, простирающиеся наружу от Европы. Если Europa Clipper подтвердит их существование, в будущем можно будет взять пробы паров, выходящих из луны, без необходимости приземляться или бурить лед.
Впечатление художника от Европы на фоне ЮпитераКредит: NASA/JPL-C altech
Исследователи смоделировали реакцию Европы на излучение Юпитера, используя специальный инструмент, который они сконструировали под названием «Ледяная камера» для тестирования Европы на высокоэнергетические электроны и радиационную среду (ICE-HEART). Чтобы взорвать его радиацией, они доставили его в Медицинскую промышленную радиационную установку Национального института стандартов и технологий в Гейтерсберге, штат Мэриленд, на установку с пучком электронов высокой энергии.
Ожидая, что океаны Европы будут содержать смесь воды и солей, аналогичную земным, они исследовали реакцию различных материалов на радиацию. Они начали с сульфата магния и хлорида натрия - по сути, соли Эпсома и поваренной соли - и то, и другое, как полагают, содержится во льду Европы.
Они не были удивлены, увидев некоторое свечение, вызванное энергичными электронами, проникающими сквозь лунный лед и возбуждающими молекулы под ним. Свечение возникает, когда молекулы расслабляются после воздействия.
Однако, по словам соавтора Брайаны Хендерсон, разнообразие цветного свечения, испускаемого излучаемыми соединениями, стало неожиданностью. «Мы никогда не предполагали, что увидим то, что в итоге увидели», - сказал Хендерсон. «Когда мы пробовали новые составы льда, свечение выглядело по-другому. И мы все просто какое-то время смотрели на это, а потом сказали: «Это новинка, верно? Это определенно другое свечение?» Мы направили на него спектрометр, и у каждого типа льда был свой спектр.(Спектрометры делят свет на длины волн, которые могут обозначать определенные соединения.)
«Наблюдение за соляным раствором хлорида натрия со значительно более низким уровнем свечения было моментом «ага», который изменил ход исследования», - сказал соавтор Фред Бейтман.
Мы можем видеть нашу луну, потому что она отражает солнечный свет. До сих пор большинство спектрометрических показаний Европы было получено из наблюдений за ее яркой стороной, отражающей свет.
«Если бы Европа не находилась под этим излучением, - сказал Гудипати, - она выглядела бы так, как наша Луна смотрит на нас - темной с затененной стороны. Но поскольку он подвергается бомбардировке излучением Юпитера, он светится в темноте».
Это означает, что темная сторона Луны также излучает свет в виде своего свечения, так что вот вам и спектрометры. Гудипати сказал об исследовании: «Мы смогли предсказать, что это свечение ночного льда может предоставить дополнительную информацию о составе поверхности Европы. То, как меняется этот состав, может дать нам ключ к пониманию того, есть ли на Европе условия, подходящие для жизни».
Он добавляет: «Нечасто, находясь в лаборатории, вы говорите: «Мы можем найти это, когда доберемся туда». Обычно все наоборот - вы идете туда, находите что-то и пытаетесь объяснить это в лаборатории. Но наше предсказание восходит к простому наблюдению, и это то, чем занимается наука».