Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

В отличие от поверхности далекого спутника Юпитера Каллисто, изуродованной кратерами как ни один другой объект в Солнечной системе, поверхность Европы — одна из самых гладких. Очевидно, что за время своего существования оба эти спутника должны были подвергаться бомбардировке метеоритами (в данном случае — врезающимися в них кометами). Из этого следует, что поверхность Европы намного моложе поверхности Каллисто. Скромное число кратеров на Европе указывает на возраст около 65 млн лет, что соответствует всего лишь 2% фактического возраста спутника. Какая-то неведомая сила выровняла поверхность Европы, превратив ее в каток невероятного размера. Судя по имеющимся изображениям поверхности Европы, на ней есть области, которые, судя по всему, находятся в процессе расширения. При этом на фотографиях нет никаких признаков областей, которые бы сжимались. Вряд ли спутник просто раздувается в размерах, как огромный воздушный шар. Придется поискать другое объяснение превращений, претерпеваемых этим покрытым льдом небесным телом.

Как это ни странно, на Земле мы можем наблюдать похожий процесс обновления и расширения. Поверхность нашей планеты периодически расширяется в результате раздвигания океанического дна, в ходе которого с выходом магмы на поверхность океанических хребтов формируется новая кора. При этом общая площадь Земли остается неизменной, так как соответствующее количество материала поверхностной тектонической плиты пододвигается под другую плиту. Из этого сравнения следует, что Европа, возможно, — первый мир, помимо Земли и, предположительно, Меркурия [41] Согласно данным, полученным космическим зондом NASA «Мессенджер», Меркурий, возможно, сжимается в результате остывания его ядра. Таким образом, на поверхности планеты должна иметь место тектоническая активность. , демонстрирующий признаки тектонической активности. Плиты на Европе состоят не из силикатов, а из ледовых щитов. Когда ледяные плиты раздвигаются, поверхность спутника увеличивается за счет появления новой области. Подвижность плит на Земле показывает, что нижние слои мантии на нашей планете отличаются большей пластичностью и поэтому перемещаются. По аналогии с этим сдвиги на поверхности Европы свидетельствуют о том, что спутник, включая его ядро, не может состоять из одного лишь льда. Под замороженной поверхностью Европы таится глубокий океан жидкой воды.

Другим доказательством наличия на Европе скрытого океана являются данные, полученные космическим аппаратом NASA с говорящим названием «Галилео», который находился на орбите вокруг Юпитера с 1995 по 2003 г. В январе 2000 г., пролетая мимо Европы, он зафиксировал колебания магнитного поля.

У Европы нет своего собственного магнитного поля, а вот Юпитер обладает самым мощным полем в Солнечной системе. Его источником служит адски высокое давление во внешней части ядра планеты, благодаря которому его поле в 10 раз сильнее магнитного щита Земли. Испытывая колоссальное давление атмосферы, водород переходит в металлическую фазу и ведет себя точно так же, как расплавленное железное ядро Земли. При перетекании этого необычного металла образуется ток, который создает магнитное поле. Радиус внутренней части магнитного поля Юпитера в 10 раз превышает радиус этой огромной планеты, простираясь до области между Европой и Ганимедом. Из-за влияния солнечного ветра внешняя часть поля имеет каплевидную форму. Она более чем в 100 раз больше радиуса газового гиганта. Как и в случае с Землей и пульсарами, ось магнитного поля Юпитера не совсем точно совпадает с осью вращения, вследствие чего сила его воздействия на спутники изменяется в зависимости от положения планеты.

Следует отметить, что процесс, обратный формированию магнитного поля движущимися заряженными частицами, также возможен: изменения в магнитном поле заставляют заряженные части перемещаться, создавая электрический ток. Индуцированный таким образом ток затем порождает свое собственное магнитное поле. Этот эффект — электромагнитная индукция — был открыт в 1831 г. британским ученым Майклом Фарадеем. Электромагнитная индукция возникает только в том случае, если заряженные частицы могут двигаться. То есть заряды должны находиться в среде, способной проводить электрический ток. Примером вещества, отлично проводящего ток, является металл, но и соленая вода также обладает этим свойством.

При прохождении мимо Европы зонду «Галилео» удалось провести измерение меняющегося магнитного поля спутника. Оказалось, что благодаря явлению электромагнитной индукции оно постоянно пытается компенсировать изменения в окружающем его магнитном поле планеты. При вращении Юпитера сила влияющего на Европу магнитного поля периодически то увеличивается, то уменьшается. В ответ индуцированное магнитное поле спутника меняет направление на обратное, стараясь сначала ослабить усиливающееся влияние поля планеты, а затем — усилить его [42] По сути, электромагнитная индукция питается устойчивым неприятием перемен. . Проведенные «Галилео» измерения этих резких смен подтвердили гипотезу о том, что магнитное поле Европы индуцировано Юпитером и ядро спутника тут ни при чем. Таким образом, спутник способен проводить ток. Следовательно, под слоем льда на его поверхности должен находиться океан соленой воды.

Лед и чистая вода — плохие проводники электричества, так как содержат небольшое количество подвижных заряженных частиц. Но стоит растворить в воде соль, и ситуация меняется. Соль разделяется на положительно и отрицательно заряженные атомы, которые чувствительны к магнитным полям. При усилении и ослаблении окружающего Европу магнитного поля Юпитера эти соляные заряды перетекают, создавая противополе.

Простой лужи соленой воды для создания вторичного магнитного поля такой силы явно недостаточно. Значит, на Европе существует скрытый океан, который покрывает всю ее поверхность, что обеспечивает свободное перемещение частиц. Можно предположить, что под слоем льда толщиной 10 км находится океан глубиной 10–100 км.

Также «Галилео» удалось исследовать гравитационное поле Европы — данные о нем могут рассказать о внутреннем строении спутника. В своих «Математических началах натуральной философии» Исаак Ньютон показал, что гравитационная сила от материи, распределяющейся по сфере правильной формы, идентична силе, исходящей из центра сферы, в котором сосредоточена вся масса. Измерив гравитационное притяжение в разных точках вблизи Европы, «Галилео» смог зафиксировать отклонения от закона Ньютона, что позволило воссоздать реальную структуру недр спутника. Согласно результатам этих измерений, у Европы имеется железное ядро, окруженное мантией из горных пород, поверх которой находится глубокий океан с внешним покровом изо льда. Если большая часть воды там сохраняется в жидкой форме, объем океанов Европы должен в два раза превышать объем воды на Земле.