Есть основания полагать, что когда-то Европа, спутник Юпитера, могла вести себя достаточно странно, испытывая продолжительное напряженное состояние

Характерные трещины, паутинообразно пересекающие покрытую льдом поверхность Европы, говорят о достаточно суровых испытаниях, которые довелось испытать этой луне Юпитера. Представленное изображение получено путем монтажа фотоснимков, сделанных космическим аппаратом НАСА “Галилео” (Galileo), который в свое время был отправлен на орбиту вокруг Юпитера для изучения планеты и ее лун и совершил шесть пролетов над этой луной Юпитера в период с 1996 по 1999 годы.

Европа

Европа

Изучая необычные трещины, прорезающие обледеневшую поверхность Европы, ученые НАСА обнаружили доказательства того, что эта луна Юпитера, по всей видимости, в какой-то момент времени совершала вращение вокруг наклонной оси.

Такой наклон при вращении мог оказать существенное влияние на результаты оценки учеными, например, следующих моментов: какая часть истории эволюции Европы зафиксирована в ее обледеневшей оболочке, сколько тепла выделяется во время приливно-отливных явлений, происходящих в океане воды, находящейся под ледяными покровами поверхности спутника, и даже сколько времени вода в океане находилась в жидком состоянии.

“Одна из интригующих загадок Европы – почему длинные прямые трещины (разломы льда), которые называются линеаментами, изменяют со временем свое направление движения. Выходит, что небольшой наклон, или наклонение оси вращения, произошедший когда-то в прошлом, может объяснить многое из того, что мы наблюдаем”,– говорит Алиса Роден (Alyssa Rhoden), занимающаяся научной работой после получения докторской степени в рамках образовательной программы Объединенных университетов Оук Риджа (Oak Ridge Associated Universities), которая работает в Центре космических полетов имени Годдарда, НАСА, в Гринбелте, штат Мэриленд. Алиса является ведущим автором научной статьи, в которой приводятся результаты исследования и которая появится в период сентябрь – октябрь в выпуске журнала Icarus (“Икарус”).

Сеть пересекающихся трещин на поверхности Европы является отражением стрессовых (напряженных) состояний, обусловленных масштабными приливами и отливами колоссального океана воды, присутствующего на спутнике Юпитера. Характерные приливные явления объясняются тем, что Европа совершает движение вокруг Юпитера по слегка вытянутой (овальной) орбите. Когда Европа приближается к планете, спутник приобретает вытянутую форму, растягиваясь наподобие резиновой ленты, при этом высота океана на вытянутых концах спутника достигает приблизительно 100 футов (30 метров). Грубо говоря, это примерно соответствует такой же высоте, которую достигали волны во время цунами 2004 года в Индийском океане, с той лишь разницей, что это происходит с объектом, размеры которого составляют всего лишь четвертую часть диаметра Земли. Когда Европа удаляется от Юпитера, она снова приобретает форму шара.

Слой льда, покрывающий поверхность луны Юпитера, вынужден растягиваться и изгибаться в соответствии с происходящими изменениями, но когда напряжения существенно возрастают, лед дает трещины. В этой цепочке логических объяснений остается один вопрос, почему трещины со временем расходятся в разных направлениях, несмотря на то, что Европа во время движения по орбите всегда обращена одной стороной к Юпитеру.

Наиболее популярным (занимающим лидирующую позицию) объяснением стало объяснение, утверждающее, что внешняя ледяная оболочка Европы, возможно, вращается с чуть большей скоростью по сравнению с луной, движущейся по орбите вокруг Юпитера. Если такое “нестандартное” вращение, действительно, имеет место, то утверждение, что одна и та же часть ледяной оболочки всегда обращена к Юпитеру, будет не действительным.

Роден и ее соавтор из Центра космических полетов имени Годдарда Терри Харфорд (Terry Hurford) решили проверить выдвинутую гипотезу с помощью снимков, полученных космическим аппаратом НАСА “Галилео” в ходе почти восьмилетней миссии, которая началась в 1995 году.“Галилео” изменил многие наши представления о Европе, одно из которых связано с явлениями “нестандартного” вращения”,– рассказывает Клаудия Александр (Claudia Alexander) из Лаборатории реактивного движения, НАСА, в Пасадене, штат Калифорния, которая являлась руководителем проекта на момент завершения миссии “Галилео”.

Роден и Харфорд сравнивали рисунок трещин в ключевом районе вблизи экватора Европы при составлении прогнозов, основываясь на трех разных схемах объяснения. Первая серия прогнозов сделана на основе допущения о вращении ледяной оболочки, вторая серия прогнозов получена, исходя из предположения, что Европа в какой-то период эволюции вращалась вокруг наклонной оси, что, в свою очередь, со временем привело к смещению ее полюса. Этот эффект, получивший название “прецессия”, во многом напоминает то, что происходит при вращении обычного волчка, когда он начинает замедлять вращение и качаться из стороны в сторону. И, наконец, третье объяснение заключалось в том, что трещины “прокладывали себе дорогу” случайным образом.

По словам Роден, исследователи добились получения наилучших результатов, когда предположили, что имела место прецессия, которая была вызвана наклонением около одного градуса, и рассмотрели этот эффект в сочетании с некоторыми выбранными произвольным образом трещинами. Гипотеза о “нестандартном” вращении, как ни странно, не дала ожидаемых результатов, отчасти по той причине, что Роден обнаружила ошибку в первоначальных вычислениях, выполненных для этой модели.

На этом снимке, запечатлевшем крупным планом область Bright Plains (“Яркие Равнины”) вблизи экватора Европы, обнаруживается наслоение разломов льда (трещин) (слева). Пытаясь найти объяснение направлениям, в которых распространялись длинные прямые трещины (разломы льда), именуемые линеаментами (справа), ученые НАСА установили, что Европа в какой-то период времени могла вращаться вокруг наклонной оси.

Полученные результаты являются достаточно убедительными, чтобы удовлетворить Ричарда Гринберга (Richard Greenberg), профессора Университета штата Аризона, который немного ранее выдвинул гипотезу “нестандартного” (не отвечающего общепринятым правилам, нормам) или “неправильного” вращения.

“Благодаря новой информации, которую удалось извлечь из данных, полученных с помощью космического аппарата “Галилео”, представленная работа делает более точным и совершенным наше понимание достаточно необычной геологии Европы”,– резюмирует Гринберг, который являлся научным руководителем Роден в бытность, когда она еще была студенткой университета, и научным руководителем дипломной работы Харфорд.

По мнению обоих специалистов, Роден и Гринберга, наличие наклона оси не исключает возможности “нестандартного” вращения. Но это также наводит на мысль о том, что трещины на Европе могли возникнуть гораздо позже (то есть совсем “недавно”, по космическим меркам), чем предполагалось ранее. Это связано с тем, что направление вращения полюса может изменяться не более чем на несколько градусов в день, на один полный цикл прецессии требуется несколько месяцев. С другой стороны, исходя из основного (лидирующего) объяснения, на один полный поворот ледяного покрова, ориентировочно, требуется 250 000 лет. Так или иначе, чтобы можно было объяснить наблюдаемый рисунок трещин, должно было произойти несколько таких поворотов.

Наклон оси также мог оказывать сильное влияние на оценки возраста океана Европы. Поскольку считают, что приливные силы создают тепло, которое поддерживает океан Европы в жидком состоянии, то наклон оси вращения может указывать на то, что приливными силами производится больше тепла. Это, в свою очередь, могло поддерживать океан в жидком состоянии более продолжительное время.

Проведенный анализ не позволяет точно установить, когда мог произойти наклон оси. Измерения наклона оси Европы не произведены до сих пор, и это является единственной целью ученых, которую они надеются воплотить в жизнь в будущих миссиях, посвященных исследованию Европы.

“Одним из открытых вопросов, вызывающих острый интерес, является вопрос о том, насколько активна Европа сейчас. Если ученым удастся точно определить текущее положение оси вращения Европы, то добытые нами данные позволят оценить, насколько обнаруживаемые нами на “лунной” поверхности ключи к разгадке (“улики”) соответствуют ее современному состоянию”,– утверждает Роден.

Руководство миссией “Галилео” осуществляла Лаборатория реактивного движения, НАСА, в Пасадене, штат Калифорния, от имени Управления научных программ НАСА.

© Авторское право (c) NASA
Переводчик: Дорохова Елена (бюро переводов «Гольфстрим»)

This entry was posted in Статьи NASA, Статьи по астрономии and tagged . Bookmark the permalink.