|
Загадочное распределение водорода на Европе
|
|
|
|
Ученые Юго-Западного исследовательского института (SwRI) провели лабораторные эксперименты, чтобы раскрыть тайну происхождения замороженной перекиси водорода (H2O2) на ледяном спутнике Юпитера Европе. Их результаты, опубликованные в июльском номере журнала Planetary Science за 2025 год, могут помочь объяснить загадочные наблюдения, сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST).
|
|
|
|
Ученые, изучающие данные телескопа, заметили повышенный уровень перекиси водорода на Европе в неожиданных местах. Десятилетия лабораторных исследований показали, что более высокие концентрации перекиси водорода наблюдаются в более холодных полярных регионах, но исследование JWST показало обратное — самые высокие концентрации перекиси были в более теплой экваториальной местности хаоса, известной как Тара Реджио.
|
|
|
|
Эта загадка вдохновила Берекета Мамо, аспиранта Техасского университета в Сан-Антонио и подрядчика SwRI, подать в НАСА предложение о проведении серии экспериментов для изучения этой тайны. Он получил грант НАСА "Будущие исследователи Земли и космических наук и технологий" для финансирования исследований в Центре лабораторной астрофизики и космических научных экспериментов SwRI (CLASSE).
|
|
|
|
Мамо и его коллеги отметили, что в районах хаоса с повышенным содержанием перекиси водорода также наблюдался повышенный уровень углекислого газа (CO2). Ученые полагают, что CO2 может просачиваться через трещины в ледяной коре из предполагаемого подземного жидкого океана.
|
|
|
|
|
|
|
"Мы смоделировали условия на поверхности Европы в вакуумной камере, поместив водяной лед, смешанный с CO2", - сказал Мамо. "Затем мы облучили эту ледяную смесь энергичными электронами, чтобы увидеть, как изменилось образование пероксида".
|
|
|
|
Эксперименты SwRI показали, что незначительные количества CO2 в водяном льду могут значительно увеличить выработку перекиси водорода при температурах, характерных для поверхности Европы, что помогает объяснить новые наблюдения JWST.
|
|
|
|
Доктор Уджвал Раут, руководитель программы в отделе планетологии SwRI и советник Mamo, сказал, что ключевым фактором, определяющим их исследования, является оценка потенциальной обитаемости Европы. Появление повышенного содержания перекиси водорода в регионе, где имеются свидетельства наличия CO2, хлорида натрия и других представляющих интерес веществ, вызывает интерес.
|
|
|
|
По словам Раута, это открытие намекает на химический цикл, в ходе которого материалы, поднимающиеся на ледяную поверхность Европы из подповерхностного океана, подвергаются облучению, создавая химический потенциал в виде окислителей, таких как перекись водорода. Такие окислители могут быть возвращены обратно в океан в течение геологических периодов времени, где они могут вступать в реакцию с восстановителями, поступающими с морского дна Европы, с выделением химической энергии, которая, возможно, способна поддерживать жизнь.
|
|
|
|
"Синтез окислителей, таких как перекись водорода, на поверхности Европы важен с астробиологической точки зрения", - сказал Ричард Картрайт из лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса и соавтор статьи. "На самом деле, целая миссия НАСА "Европа Клипер" прямо сейчас находится на пути к системе Юпитера, чтобы исследовать ледяной спутник и помочь нам понять, обитаема ли Европа.
|
|
|
|
"Наши эксперименты дают ключ к лучшему пониманию наблюдений JWST Europa и служат прелюдией к предстоящим исследованиям с близкого расстояния с помощью Europa Clipper и космического аппарата JUICE Европейского космического агентства", - добавил Картрайт.
|
|
|
|
"Когда у вас есть источник углерода из недр, например, из внутреннего океана, как на Европе, и вы объединяете его с энергией, поступающей из магнитосферы, на поверхности образуются новые виды углерода, в том числе перекись водорода и другие органические соединения, которые накапливают химическую энергию", - говорит доктор Бен Теолис, ученый-планетолог из SwRI и еще один соавтор статьи.
|
|
|
|
"Химическая энергия важна, потому что она является необходимым ингредиентом для темных обитаемых океанских миров, где не светит солнце".
|
|
|
|
Эти результаты дают правдоподобное объяснение загадочному распределению перекиси водорода на Европе. Они также имеют значение для понимания его существования на других ледяных телах, таких как спутник Юпитера Ганимед и спутник Плутона Харон, где он был обнаружен вместе с CO2.
|
|
|
|
Источник
|
