Европа (спутник)

Европа
Спутник Юпитера
Европа в натуральных цветах (снимок «Галилео»)
Первооткрыватель	Галилео Галилей
Дата открытия	1610 год
Орбитальные характеристики
Большая полуось	671 тыс. км
Эксцентриситет	0,0094 (близка к круговой)
Период обращения	синхронизирован (повёрнут к Юпитеру одной стороной)
Наклонение орбиты	0,47° к юп. экватору; 1,79° к эклиптике
Физические характеристики
Диаметр	3122 км (0,24 земного д-ра)
Площадь поверхности	31 млн км² (0,06 пов. Земли)
Масса	4,8×10²² кг (0,008 массы Земли)
Плотность	3,01 г/см³
Ускорение свободного падения	1,31 м/с² (0,13 g)
Альбедо	0,67
Видимая звёздная величина	5,29
Температура поверхности	103 К (средняя)
Атмосфера	Почти отсутствует, имеются следы кислорода
Медиафайлы на Викискладе
Информация в Викиданных ?

Евро́па (др.-греч. Ευρώπη) — спутник Юпитера, наименьший из четырёх галилеевых спутников. Предположительно, под ледяной поверхностью спутника имеется океан, в котором не исключается существование жизни.

История открытия и название

Европа была открыта Галилео Галилеем в 1610 году с помощью изобретённого им телескопа. На открытие спутника претендовал также немецкий астроном Симон Мариус, который наблюдал Европу в 1609 году, но вовремя не опубликовал данные об этом.

Европа названа по имени персонажа древнегреческой мифологии — возлюбленной Зевса (Юпитера).

Название «Европа» было предложено С. Мариусом в 1614 году, однако в течение долгого времени оно практически не использовалось. Галилей назвал четыре открытые им спутника Юпитера «планетами Медичи» и дал им порядковые номера; Европу он обозначил как «второй спутник Юпитера». Лишь с середины XX века название «Европа» стало общеупотребительным.

Физические характеристики

Внутреннее строение Европы

Европа относится к числу крупнейших спутников планет Солнечной системы; по размерам она близка к Луне.

Европа всегда повёрнута к Юпитеру одной стороной. Ио, Европа и Ганимед находятся в орбитальном резонансе — их орбитальные периоды относятся как 1:2:4.

Европа больше похожа на планеты земной группы, чем другие «ледяные спутники», и в значительной степени состоит из горных пород. Она полностью покрыта слоем воды толщиной предположительно порядка 100 км (частью — в виде ледяной поверхностной коры толщиной 10—30 км; частью, как полагают, — в виде подповерхностного жидкого океана). Далее залегают горные породы, а в центре предположительно находится небольшое металлическое ядро.

Поверхность

Поверхность Европы очень ровная, лишь немногие образования, напоминающие холмы, имеют высоту несколько сот метров. Высокое альбедо спутника свидетельствует о том, что поверхностный лёд довольно чистый, и, следовательно, «молодой» (полагают, что, чем чище лёд на поверхности «ледяных спутников», тем он моложе). Количество кратеров невелико, имеется только три кратера диаметром больше 5 км, что также говорит об относительной молодости поверхности. По оценкам, её возраст не превышает 30 млн. лет, и, следовательно, Европа обладает высокой геологической активностью. В то же время, сравнение фотографий «Вояджеров» и «Галилео» не выявило каких-либо изменений за 20 лет.

Поверхность Европы по земным меркам очень холодная — 150—190°С ниже нуля. На поверхности спутника должна наблюдаться высокая радиация, так как орбита Европы проходит через мощный радиационный пояс Юпитера.

Файл:Европалинии.jpg

Сложная система линий на поверхности (цвета усилены)

Вся поверхность Европы испещрена множеством пересекающихся линий. Это разломы и трещины ледяного панциря. Некоторые линии почти полностью опоясывают планету. Система трещин в ряде мест напоминает трещины на ледяном панцире Северного полюса Земли (ср. снимки участков Земли и Европы).

Предполагают, что поверхность Европы претерпевает постоянные изменения, в частности, образуются новые разломы. Края некоторых трещин могут двигаться относительно друг друга, причём подповерхностная жидкость иногда может подниматься через трещины наверх. На Европе имеются протяжённые двойные хребты (см. снимок); возможно, они образуются в результате нарастания льда вдоль кромок открывающихся и закрывающихся трещин (см. схему образования хребтов).

Нередко встречаются и тройные хребты. Полагают, что механизм их образования происходит по следующей схеме. На первом этапе в результате приливных деформаций в ледяном панцире образуется трещина, края которой «дышат», разогревая окружающее вещество. Вязкий лёд внутренних слоёв расширяет трещину и поднимается вдоль неё к поверхности, загибая её края в стороны и вверх. Выход вязкого льда на поверхность образует центральный хребет, а загнутые края трещины — боковые хребты. Эти геологические процессы могут сопровождаться разогревом вплоть до плавления локальных областей и возможных проявлений криовулканизма.

На поверхности спутника имеются протяжённые полосы, покрытые рядами параллельных бороздок. Центр полос светлый, а края тёмные и размытые. Предположительно, полосы образовались в результате серий криовулканических водных извержений вдоль трещин. При этом тёмные края полос, возможно, сформировались в результате выброса на поверхность газа и осколков пород. Имеются и полосы другого типа (см. снимок), которые, как полагают, образовались в результате «разъезжания» двух поверхностных плит, с дальнейшим заполнением трещины веществом из недр спутника.

Рельеф некоторых частей поверхности позволяет предположить, что в этих участках поверхность когда-то была полностью расплавлена, и в воде даже плавали льдины и айсберги. Причём видно, что льдины (вмороженные ныне в ледяную поверхность) ранее образовывали единую структуру, но затем разъехались и повернулись.

Обнаружены тёмные «веснушки» (см. снимок) — выпуклые и вогнутые образования, которые могли сформироваться в результате процессов, аналогичным лавовым излияниям (под действием внутренних сил «тёплый», мягкий лёд двигается от нижней части поверхностной корки вверх, а холодный лёд оседает, погружаясь вниз; это ещё одно из доказательств присутствия жидкого, тёплого океана под поверхностью). Встречаются и более обширные тёмные пятна (см снимок) неправильной формы, образовавшиеся, предположительно, в результате расплавления поверхности под действием приливов океана, либо в результате выхода внутреннего вязкого льда. Таким образом, по тёмным пятнам можно судить о химическом составе внутреннего океана и, возможно, прояснить в будущем вопрос о существовании в нём жизни.

Имеются участки с волнообразной поверхностью, образовавшиеся, вероятно, в результате процессов сжатия ледяного панциря.

На поверхности также имеется кратер Пвилл (см. фото), в центре которого находится горка, превышающая его края по высоте (см. реконструкцию), что может свидетельствовать о выходе мягкого льда или воды через отверстие, пробитое метеоритом.

На этом участке размером 10×16 км видны несколько типов ландшафтов: хаотическая область (справа), «куски» хребтов (слева вверху), небольшие кратеры, разветвлённое образование неясной геологической природы

Ландшафты Европы классифицируют на следующие основные типы:

• Равнинные области. Гладкие равнины могут образоваться в результате активности криовулканов, которые извергаются на поверхность, заполняя растекающейся водой огромные площади.
• Хаотические области, которые напоминают случайно разбросанные «обломки» разных геометрических форм.
• Области с преобладанием линий и полос.
• Хребты (как правило двойные).
• Кратеры.

Океан

Вышеприведённые характеристики поверхности Европы свидетельствуют о существовании жидкого океана под ледяной коркой на её поверхности. Глубина океана — до 90 км; его объём превышает объём мирового океана Земли. Тепло, необходимое для поддержания его в жидком состоянии, предположительно вырабатывается за счёт приливных взаимодействий (в частности, приливы поднимают поверхность спутника на высоту до 30 метров). В то же время, существует и альтернативная теория, объясняющая характер поверхности наличием не жидкого океана, а слоя мягкого льда.

Файл:Европальдины.jpg

Этот участок с «вмороженными льдинами» свидетельствует о возможном полном расплавлении некоторых участков поверхности в прошлом

Существование подповерхностного океана подтверждается переменным характером магнитного поля Европы. Если бы поле образовалось под действием ферромагнитного ядра, то оно было бы гораздо стабильнее и слабее. Магнитные полюса расположены вблизи экватора спутника и постоянно смещаются. Изменения мощности и ориентации поля коррелируют с прохождением Европы через магнитное поле Юпитера. Это можно объяснить лишь наличием токопроводящей жидкости (воды) под поверхностью спутника: сильное магнитное поле Юпитера вызывает электротоки в солёном океане Европы, которые и формируют её необычное магнитное поле.

Спектральный анализ тёмных линий и пятен на поверхности показал наличие солей, в частности, сульфата магния («английская соль»). Красноватый оттенок позволяет предположить наличие также сернистых и железистых веществ. По-видимому, эти соли содержатся в океане Европы. Кроме того, обнаружены следы перекиси водорода и сильных кислот.

Предполагается, что подлёдный океан Европы близок по своим параметрам к участкам океанов Земли вблизи глубоководных геотермальных источников, а также к подлёдным озёрам, таким, как озеро Восток в Антарктиде. В таких водоёмах может существовать жизнь. В то же время, некоторые учёные полагают, что океан Европы может представлять собой довольно ядовитую субстанцию, не слишком подходящую для жизнедеятельности организмов.

Помимо Европы, океаны предположительно имеются на Ганимеде и Каллисто (судя по структуре их магнитных полей). Но, согласно расчётам, жидкий слой на этих спутниках начинается глубже и имеет температуру существенно ниже нуля (при этом вода остаётся в жидком состоянии благодаря высокому давлению).

Открытие на Европе водяного океана имеет важное значение для поисков внеземной жизни. Поскольку поддержание океана в тёплом состоянии происходит не столько благодаря солнечному излучению, сколько в результате приливного разогрева, то это снимает необходимость наличия близкой к планете звезды для существования жидкой воды — необходимого условия возникновения белковой жизни. Следовательно, условия для формирования жизни могут возникать в периферийных областях звёздных систем, около маленьких звёзд и даже вдали от звёзд, например, в системах планетаров.

Атмосфера

Космический аппарат «Галилео» обнаружил на Европе ионосферу, что указывало на существование атмосферы у спутника. Впоследствии с помощью орбитального телескопа «Хаббл» у Европы действительно были замечены следы крайне слабой атмосферы, давление которой не превышает 1 микропаскаль. Атмосфера состоит из кислорода, образовавшегося в результате разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации (лёгкий водород при столь низком тяготении улетучивается в космос).

Изучение Европы с помощью космических аппаратов

Первые фотографии (см.) Европы из космоса были сделаны станцией «Пионер-10», которая пролетела мимо Юпитера в декабре 1973 года. Качество этих снимков лучше того, что было доступно телескопам того времени.

В марте 1979 года Европу с пролётной траектории изучал «Вояджер-1» (максимальное сближение — 732 тыс. км), а в июле — «Вояджер-2» (190 тыс. км). Космические аппараты передали качественные снимки спутника (например, см.) и провели ряд измерений. Гипотеза о существовании на спутнике жидкого океана появились именно благодаря данным «Вояджеров».

С декабря 1995 по сентябрь 2003 г. систему Юпитера изучал «Галилео». Из 35-ти витков аппарата вокруг Юпитера, 11 были посвящены изучению Европы (максимальное сближение — 201 км). «Галилео» обследовал спутник довольно детально, были получены новые доказательства в пользу существования океана. В 2003 году «Галилео» был намеренно уничтожен в атмосфере Юпитера, чтобы в будущем неуправляемый аппарат не упал на Европу и не занёс на спутник земные микроорганизмы.

Субмарина («гидробот») проникает в океан Европы (взгляд художника)

В последние годы разработано несколько перспективных проектов изучения Европы с помощью космических аппаратов. Один из них — амбициозный проект Jupiter Icy Moons Orbiter, который первоначально планировался в рамках программы «Прометей» по разработке космического аппарата с ядерной энергоустановкой и ионным двигателем. Этот план был отменён в 2005 году из-за нехватки средств. В настоящее время в НАСА прорабатывается проект Europa Orbiter, предполагающий вывод на орбиту Европы космического аппарата с целью подробного изучения спутника. Запуск аппарата может быть произведён в ближайшие 7—10 лет, при этом возможно сотрудничество с ЕКА, которое также разрабатывает проекты по изучению Европы. Однако в настоящее время (2006) пока нет конкретных планов по финансированию и осуществлению этого проекта.

7 января 2008 г. директор Института космических исследований Л.М. Зеленый заявил, что европейские и российские ученые планируют направить к Юпитеру и Европе экспедицию из нескольких космических аппаратов. Проект предполагает выведение на орбиты Юпитера и Европы двух космических аппаратов, но российские ученые предлагают включить в программу третий, спускаемый аппарат, который совершит посадку на поверхности Европы. Спускаемый аппарат планируется посадить в одном из разломов в многокилометровом слое льда на поверхности планенты. После посадки, аппарат расплавит полуметровый слой льда и начнет поиск простейших форм жизни. Проект получил название «Лаплас», и будет включен в программу Европейского космического агентства на период с 2015 по 2025 год. В нем приглашены участвовать российские ученые из Института космических исследований, НПО Лавочкина и других российских организаций космической тематики.

Европа в фантастике, кино и играх

• Европа играет важную роль в романе Артура Кларка «2010: одиссея два» и одноимённом фильме Питера Хаймса. Внеземной разум намеревается ускорить эволюцию примитивной жизни, имеющейся в подлёдном океане Европы, и с этой целью трансформирует Юпитер в звезду. В романе «2061: одиссея три» Европа предстаёт уже как тропический водный мир.

Пейзаж на Европе из книги К.Фламмариона «Астрономия для дам» (1903)

• В «Схизматрице» Брюса Стерлинга Европа описана как мёртвый «ледяной» мир с безжизненным внутренним океаном. Одна из человеческих цивилизаций, расселившихся по Солнечной системе, принимает решение переселиться на Европу. Они создают на спутнике биосферу, а также полностью видоизменяют человека, чтобы он мог комфортно существовать в океане Европы.
• В повести Грега Бира «Божья кузница» Европа разрушается пришельцами, которые используют её лёд с целью изменения среды обитания на других планетах.
• В произведении Дэна Симмонса «Илион» Европа является местом обитания одной из разумных машин.
• В книге Йена Дугласа «Схватка за Европу» на Европе находится ценный инопланетный артефакт, за обладание которым в 2067 году сражаются американские и китайские войска.
• В повести Мишеля Саважа «Узники Европы» («Outlaws of Europa») ледяной спутник превращён в гигантскую тюрьму.
• В компьютерной игре Infantry под ледяной корой Европы расположены города.
• В игре Battlezone Европа в числе некоторых других тел Солнечной Системы представлена в виде холодной, ледяной арены битвы двух сверхдержав: США и воображаемого Советского Блока.
• В игре Abyss: Incident at Europa действие происходит на подводной базе в океане Европы.
• В одном из эпизодов аниме Cowboy Bebop команда космического корабля Bebop вынужденно высаживается на Европу, которая изображена в виде провинциальной планеты с маленьким населением.
• Помимо художественных произведений имеются концепции (довольно фантастичные) колонизации Европы. В частности, в рамках проекта «Артемис» ([1], [2], [3]) предлагается использовать жилища типа иглу либо размещать базы на внутренней стороне ледяной коры (создавая там «воздушные пузыри»); океан предполагается исследовать с помощью подводных лодок. А политолог и инженер авиакосмической техники Т. Гэнгэйл даже разработал календарь для европанских колонистов (см. [4]).

См. также

• Галилеевы спутники
• Спутники планет
• Европа — персонаж древнегреческой мифологии

Литература

• Ротери Д. Планеты. — М.: Фаир-пресс, 2005. ISBN 5-8183-0866-9
• Под ред. Д. Моррисона. Спутники Юпитера. — М.: Мир, 1986. В 3-х томах, 792 с.

Ссылки

• Сайт о Европе на русском языке
• Статья на русском языке
• Страница о Европе на сайте НАСА
• Сборник научных статей, посвящённых Европе
• Список веб-страниц, посвящённых Европе