Открытие аммиака повысило шансы Европы на обитаемый подледный океан

Аммиак (NH3) — соединение, которое быстро распадается под действием солнечного излучения. Ультрафиолет, уничтожающий его молекулы, в основном поглощается плотной атмосферой. Но там, где ее нет, распад наступает быстро. Поэтому когда астрономы обнаружили аммиак на поверхности Плутона и нескольких его спутников (а равно и на лунах Урана), стало ясно, что он поступает туда регулярно. Причем твердая оболочка холодных планет или спутников как его источник химически не годится.

Теперь планетолог Аль Эмран из Лаборатории реактивного движения NASA обнаружил «уверенные» следы аммиака на юпитерианском спутнике Европа. Это крупное тело, диаметром 3120 километров, вращающееся вокруг пятой планеты нашей системы на расстоянии 0,67 миллиона километров от нее. Площадь поверхности Европы примерно равна Африке. Текст работы Эмран опубликовал на сервере препринтов Корнеллского университета.

Десятки лет на Европе искали следы NH3. Первые признаки поглощения ее окрестностями излучения с длиной волны около 2,2 микрометра исследователи из NASA нашли в первой половине 1980-х. Однако их нашли в «хвосте» за спутником, а не на нем самом. Причем попытки повторного обнаружения не удавались даже с помощью более совершенных инструментов.

Амран использовал повторный анализ наблюдений спектрометра для картирования в ближнем инфракрасном диапазоне, от 0,7 до 5,2 микрометра (NIMS, Near-Infrared Mapping Spectrometer). Этот инструмент находился на борту аппарата «Галилео», работавшего на околоюпитерианской орбите в 1995-2003 годах. Хотя инструмент был предназначен для изучения, собственно, Юпитера, с его помощью оказалось возможным зафиксировать полосы поглощения аммиака и на его спутниках.

На поверхности Плутона нашли следы азотных паводков С тех пор как зонд New Horizons совершил пролет близ Плутона и его спутников, прошло уже много месяцев. Однако аппарат исправно продолжает присылать собранную информацию на Землю, а астрономы продо… naked-science.ru

Ученый пришел к выводу, что аммиак на Европе может входить в состав или гидратов, или хлоридов. Поскольку Юпитер намного ближе к Солнцу, чем спутники Урана или система Плутона, наличие здесь его следов явно говорит о поступлении NH3 из-под поверхности спутника. Наиболее вероятный источник — подледный океан Европы. Хотя ее поверхность имеет температуру в минус 160 °C на экваторе и минус 220 °C на полюсах, наблюдения космических зондов давно заставляли предполагать его наличие.

Следы аммиака привели Амрана к выводу, что этот океан глубже и больше, чем считали ранее, а толщина слоя водного льда (оболочки Европы) над ним тоньше, чем предполагали. Дело в том, что аммиак — своего рода природный антифриз. Его смесь с водой получает точку замерзания до минус 100 °C. То есть при равном количестве тепла в недрах Европы аммиак делает ее океан намного менее склонным к замерзанию. Ранее объем глобального подледного океана Европы уже оценивали вдвое больше, чем объем всех океанов Земли.

Долгие годы планетологи обсуждали два варианта геологического устройства Европы. В первом лед над океаном там толстый, отчего криовулканы почти не достают до поверхности со своими извержениями. Во второй лед тоньше, отчего криовулканизм периодически выходит на поверхность. Новая работа показывает, что второй вариант ближе к истине  / © Wikimedia Commons

Другая важная сторона открытия: найденное соединение содержит первые известные следы азота на Европе. Без этого элемента жизнь земного типа невозможна, он содержится в ДНК. Ранее аммиак находили на поверхности Энцелада (спутник Сатурна), где его тоже связали с потенциальной обитаемостью подледного океана.

Остается неясным, почему одни наблюдения обнаруживали аммиак на Европе, а другие — нет. Возможно, дело в периодичности его появления там: Амран предположил, что NH3 выносило на поверхность криовулканическими извержениями. Так называют процессы излияния вулканического типа, где роль лавы играет жидкая вода, поднимающаяся из подповерхностного океана.

Они типичны для холодных миров типа ледяных спутников планет-гигантов, а также для карликовых планет вроде Цереры или Плутона. Если промежутки между такими извержениями на Европе большие, аммиак успевает распасться под действием ультрафиолета, что делает его обнаружение крайне сложным.