Забудьте про телескоп Уэбба: аппарат JUICE скоро будет у всех на слуху, и вот почему

Европейский космических аппарат должен будет сказать точно, есть ли на ледяных спутниках Юпитера подповерхностные океаны. Уже через год все будут говорить о новом космическом аппарате Европейского космического агентства (ЕКА) под названием JUpiter ICy moons Explorer или JUICE. Благодаря этой уникальной миссии ученые смогут подробно изучить спутники Юпитера Европу, Каллисто и Ганимед. Но что самое важное, аппарат выйдет на орбиту Ганимеда для его более подробного изучения, сообщает Forbes. По планам ЕКA, космический аппарат отправится в космос на ракете Ariane 5 с космодрома Куру в Южной Америке в период с 5 по 25 апреля 2023 года. Он прилетит к Юпитеру в 2031 году и станет первым европейским космическим аппаратом, который туда отправится. Потом в течение 3,5 лет JUICE будет проводить исследование ледяных спутников Юпитера — Ганимед, Европу и Каллисто. Если последние два спутника аппарат будет изучать только во время облетов этих объектов, то Ганимеду повезло больше. JUICE выйдет на его орбиту в сентябре 2032 года. Это будет первый космический аппарат, который вышел на орбиту спутника другой планеты в Солнечной системе.

Что из себя представляют три спутника Юпитера?

- Европа — это самый маленький из так называемых галилеевых спутников. Считается, что под ледяной оболочкой Европы есть океан, который, возможно, существует с момента зарождения Солнечной системы. Фокус уже писал о том, что ученые предполагают, что в этом океане может быть столько же кислорода, сколько и в океанах на Земле, а значит там потенциально может быть жизнь

Спутники Юпитера по сравнению с планетой гигантом: Европа (вверху), Ганимед, Каллисто (внизу)

- Каллисто – это второй по величине спутник Юпитера после Ганимеда. Он имеет безжизненный вид, но ученые считают, что там тоже может быть подповерхностный океан.

- Ганимед — это самый большой из известных спутников. По размеру он больше Меркурия и Плутона, у него есть магнитное поле и атмосфера. И у него также под поверхностью может находиться океан с соленой водой.

Ганимед gо размеру больше Меркурия и Плутона

JUICE и Ганимед

Этот спутник Юпитера представляет особый интерес для аппарата JUICE. Под ледяной корой у этого спутника на глубине в 100 км может скрываться жидкий океан. Космический аппарат JUICE должен найти все океаны на трех спутниках, но учитывая то, что он выйдет на орбиту именно Ганимеда, то этому спутнику он уделит самое пристальное внимание. То, что у Ганимеда есть магнитное поле говорит о том, что у него имеется железное ядро, которое окружено металлическими компонентами. Они, как и на Земле создают и поддерживают это магнитное поле.

Внутренне строение Ганимеда: железное ядро, каменистая мантия, ледяная мантия, океан из соленой воды, ледяная кора

 Во время близкого пролета возле этого спутника Юпитера, космическому аппарату NASA "Юнона" удалось получить уникальные данные. Благодаря этому ученые сделали несколько впечатляющих открытий касательно самых холодных мест на спутнике и полярных сияний.

До "Юноны" и будущей миссии JUICE, единственным аппаратом, который сделал близкие пролеты в 1995–2003 годах возле Ганимеда, Европы и Каллисто был аппарат NASA "Галилео".

Кстати в 2030 году, за год до прибытия к Юпитеру аппарата JUICE, вокруг Европы уже совершит 32 оборота аппарат NASA Europa Clipper.

Аппарат, который отправится исследовать ледяные луны Юпитера собран и уже прибыл в испытательный центр ESTEC!

Межпланетный аппарат JUICE прибыл в испытательный центр ESTEC, расположенный в нидерландском городе Нордвейк. Уже в ближайшее время он будет направлен в LSS (Large Space Simulator) — крупнейшую в Европе вакуумную камеру. Она имеет цилиндрическую конструкцию высотой 15 м и диаметром основания 10 м. JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) пройдёт испытания в условиях, которые будут его ждать на пути к Газовому гиганту в вакуумной камере. Так же аппарату предстоят проверки электромагнитной совместимости бортовых систем и тесты на развертывание компонентов. Программа испытаний рассчитана на один год.  JUICE проведет в LSS несколько недель. Там зонд пройдет серию термальных тестов на выдержку температурных колебаний, которые возникнут во время его пребывания в межпланетном пространстве. Для этого стенки камеры охладят при помощи жидкого азота, а мощные ксеноновые лампы будут симулировать нагрев поверхности аппарата солнечными лучами. Тесты в ESTEC продлятся до июля, после чего JUICE переправят в испытательный центр в Тулузе. Там его переведут в полетную конфигурацию и проведут финальную серию испытаний, включающих проверку электромагнитной совместимости бортовых систем, а также тесты на развертывание различных компонентов. После успешного завершения тестов аппарат будет доставлен на космодром Куру во Французской Гвиане и подготовлен к запуску. Он должен состояться в июне 2022 года.

Оказавшись в системе Юпитера, миссия потратит не менее трёх лет на подробные наблюдения за газовым гигантом и его тремя большими спутниками: Ганимедом, Каллисто и Европой.

Шансы найти жизнь на спутнике Юпитера возросли

Наряду с Марсом спутник Юпитера Европа давно волнует воображение писателей-фантастов как место, в котором может скрываться жизнь в Солнечной системе, кроме Земли. Научным фактом стало обнаружение подповерхностных океанов с водой под толстой ледяной коркой. А где есть теплая, жидкая вода, а также подходящий химический состав, там может быть и жизнь. Однако выяснить это наверняка будет нелегко. Одно из сложных и дорогостоящих решений — высадиться на спутник и пробурить лунку во льду, чтобы забрать образцы воды под ним. Но есть и другой вариант. Работа, опубликованная в Nature Astronomy, показала, что над поверхностью океана Европы могут появляться шлейфы, а значит космический аппарат мог бы просто пролететь через них и взять воду. Эти выводы крайне важны для будущих миссий Europa Clipper и JUICE. Наличие гейзеров на ледяной луне предполагается далеко не в первый раз. Космический телескоп Хаббла видел переходные признаки шлейфов над океанами Европы в 2012 и 2016 годах. Но его находки были спорными — данные, в конце концов, собирались издалека (потому что Хаббл был на орбите Земли). Новые данные поступили из настоящего облета Европы в ходе миссии Galileo в 1997 году и значительно укрепили доказательство наличия шлейфов на луне.

Мы не знаем точно, насколько толстая ледяная корка на Европе и насколько глубок ее подповерхностный океан. Исследование 2011 года показало, что могут быть места, где вода будет относительно близко к поверхности, собираясь в большие озера с колотым льдом, подобно антарктическим структурам на Земле.

Уроки Энцелада

Миссия «Кассини» на Сатурне обнаружила огромные шлейфы воды над небольшой луной Энцеладом. Первые намеки поступили от отклонений магнитного поля и обилия заряженных частиц в определенной области луны. Мы знаем, что плотный газ возникающих молекул и атомов в водяном шлейфе становится заряженным (ионизируется), когда выбиваются электроны. Это делает его электропроводящим и вызывает изменения окружающих магнитных полей.

Затем шлейфы на самом деле были запечатлены на нескольких снимках, они были похожи на тигровые полосы возле южного полюса. Гравитационные измерения в этой области позволяют думать, что их источником стал подповерхностный океан.

«Кассини» пролетела мимо Энцелада двадцать два раза, и это позволило исследовать шлейфы, извергающиеся непосредственно из океана ниже. Помимо обычной воды, ионов и заряженных частиц в шлейфах, «Кассини» нашла натрий — признак солености океана. Также нашла силикаты, что говорит о песчаном дне океана и возможном существовать гидротермальных жерл.

Это важно, потому что химические реакции между песком и водой могут обеспечивать достаточно энергии в воде, чтобы кормить микробную жизнь (как это было у гидротермальных жерл на Земле). Наконец, в 2017 году «Кассини» также нашла водород в шлейфах, который должен быть продуктом распада реакций песка и воды. Это говорит о том, что спутник может поддерживать жизнь.

Вслед за этими волнующими открытиями развернулась охота на шлейфы на Европе. Основываясь на измерениях Хаббла, оценки 2012 года показали, что количество воды, испускаемой шлейфами Европы, может быть в 30 раз больше, чем у Энцелада. Некоторые гейзеры в высоту достигали больше 200 километров. Как и у Энцелада, дно океана Европы вероятнее всего состоит из песка и камня, в отличие от океанов других спутников, таких как Ганимед и Каллисто, у которых дно океана ледяное.

В новом исследовании данные магнитометра от пролета Galileo в 400 километрах над поверхностью Европы были пересмотрены и сопоставлены с современной компьютерной моделью того, как должен вести себя заряженный газ на Европе. Результаты показали, что есть плотный регион заряженных частиц. Вероятнее всего, это шлейф.

Грядущие миссии

Как и в случае с Энцеладом, шлейфы Европы предлагают волнительную перспективу напрямую исследовать материал подповерхностного океана. Этим займутся две будущие миссии. JUICE, миссия Европейского космического агентства, начнется в 2022 году и прибудет на Юпитер в 2030 году. В рамках облета запланированы два подхода к Европе, а затем выход на орбиту Ганимеда в 2032 году.

Europa Clipper, миссия NASA, осуществит 45 облетов Европы. Обе эти миссии смогут исследовать шлейфы так же, как «Кассини» исследовала Энцелад. После этого предлагают отправить посадочные устройства или проникающие заряды на Европу, но предложения не нашли пока финансовой поддержки. Между тем, анализ образцов шлейфов может рассказать много интересного о том, что происходит в океане. Если нам повезет, мы даже сможем обнаружить сигнатуры биологической активности. К сожалению, «Кассини» не был оборудован для поиска таких сигнатур на Энцеладе.

Какой вывод? Теперь в нашей Солнечной системе есть четыре возможных места существования жизни помимо Земли. Во-первых, Марс, на котором были хорошие условия для жизни 3,8 миллиарда лет назад. Мы будем исследовать его при помощи марсохода ExoMars 2020. Он сможет пробурить до двух метров поверхности в поисках биомаркеров. Также в 2020 году на Марс отправится новый марсоход NASA вместе с недавно анонсированным вертолетом.

Но на Европе и Энцеладе также может быть жизнь, и образцы шлейфов помогут выяснить, так ли это. На луне Сатурна Титане мы также обнаружили признаки сложной пребиотической химии, которая однажды породила жизнь на Земле. Это значит, что Титан может быть подходящим местом для будущей или, возможно, текущей жизни.

Помимо планирования миссий на Марс и Европу также важно вернуться в систему Сатурна и поискать жизнь где-нибудь еще. Кто знает, возможно, буквально через пару лет мы найдем признаки чужеродной жизни, каких-нибудь инопланетных микробов.