Когда ледяной, заполненный океаном спутник Европа вращается вокруг Юпитера, он подвергается безжалостным ударам радиации. Юпитер днем и ночью наполняет поверхность Европы электронами и другими частицами, окутывая ее высокоэнергетическим излучением. Но поскольку эти частицы ударяют по поверхности Луны, они также могут стать причиной возникновения интересных эффектов, таких как свечение.
Новое исследование, проведенное учеными из Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, впервые детально описывает, как будет выглядеть свечение и что оно может рассказать о составе льда на поверхности Европы. Различные солевые соединения по-разному реагируют на радиацию и излучают свой неповторимый блеск. Невооруженным глазом это свечение будет иногда слегка зеленым, иногда слегка голубым или белым и с разной степенью яркости, в зависимости от материала.
Ученые используют спектрометр, чтобы разделить свет на длины волн и связать различные "сигнатуры" или спектры с различными составами льда. Большинство наблюдений с использованием спектрометра на такой луне, как Европа, производятся с использованием отраженного солнечного света на дневной стороне Луны, но эти новые результаты показывают, как Европа будет выглядеть в темноте.
Загадочная, захватывающая поверхность ледяной луны Юпитера, Европы, отчетливо вырисовывается на этом недавно обработанном цветном изображении, собранном из фотографий, сделанных космическим кораблем NASA Galileo в конце 1990-х годов. Это цветное изображение Европы с Галилео, на котором показана самая большая часть поверхности Луны с максимальным разрешением.
На основании предыдущих наблюдений ученые пришли к выводу, что поверхность Европы может состоять из смеси льда и общеизвестных на Земле солей, таких как сульфат магния (английская соль) и хлорид натрия (поваренная соль). Новое исследование показывает, что включение этих солей в водяной лед в условиях приближенных к тем, что преобладают на Европе, и их последующее облучение радиацией приводит к появлению свечения.
Это не было неожиданностью. Легко представить светящуюся облученную поверхность. Ученые знают, что блеск вызван энергичными электронами, проникающими через поверхность и подпитывающими молекулы под ней. Когда эти молекулы расслабляются, они выделяют энергию в виде видимого света.
Эта 12-кадровая мозаика демонстрирует изображение спутника Юпитера Европы в самом высоком разрешении из имеющихся.
Чтобы изучить лабораторный макет поверхности Европы, команда JPL построила уникальный инструмент под названием Ice Chamber для тестирования высокоэнергетических электронов и радиационной среды Европы (ICE-HEART). Они доставили ICE-HEART на установку для пучка электронов высокой энергии в Гейтерсбурге, штат Мэриленд, и начали эксперименты, имея в виду совершенно другое исследование: увидеть, как органический материал подо льдом Европы будет реагировать на взрывы радиации. Они не ожидали увидеть изменения в самом свечении, связанные с разными составами льда. Это было, как называли авторы, чистой случайностью.
Луна, которая видна в темном небе, может показаться необычной; мы видим нашу собственную Луну, потому что она отражает солнечный свет. Но свечение Европы вызвано совершенно другим механизмом, говорят ученые. Представьте себе луну, которая непрерывно светится даже на своей темной стороне — стороне, обращенной от Солнца.
Планируемая к запуску в середине 2020-х годов, предстоящая флагманская миссия NASA Europa Clipper будет наблюдать поверхность Луны во время многократных облетов во время орбиты Юпитера. Ученые миссии изучают выводы авторов, чтобы оценить, можно ли обнаружить свечение с помощью научных инструментов космического корабля. Возможно, что информация, собранная космическим кораблем, может быть сопоставлена с измерениями в новом исследовании, чтобы идентифицировать соленые компоненты на поверхности Луны.
