|
Радиолокационные эхо-сигналы с Европы
|
|
|
|
Группа ученых использовала радар Солнечной системы Голдстоун НАСА и телескоп Грин-Бэнк Национального научного фонда США (NSF GBT) для проведения самого масштабного на сегодняшний день радиолокационного исследования Европы, океанического мира, вращающегося вокруг Юпитера. Многократно «посылая» на Европу радиоволны длиной 3,5 сантиметра (1,4 дюйма) в период с 2011 по 2024 год, команда измерила, как спутник отражает радиолокационные сигналы, и подтвердила, что его ледяная поверхность рассеивает радиоэнергию необычайно сильным и сложным образом, не наблюдаемым на каменистых мирах.
|
|
|
|
Три крупных спутника Юпитера — Европа, Ганимед и Каллисто — особенно интересны ученым, поскольку имеют ледяные внешние оболочки и, как считается, скрывают под собой океаны жидкой воды. Из этих трех Европа является главной целью в поисках обитаемых сред за пределами Земли. Геологические особенности дают представление о том, как взаимодействуют ледяная оболочка и подстилающий океан, но эти особенности показывают только то, что происходит на поверхности или вблизи неё.
|
|
|
|
Тунхуи (Тина) Се, аспирантка, работающая с профессором Жан-Люком Марго в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, объясняет: «Радар проникает под то, что легко увидеть, потому что радиоволны могут проникать в лед и передавать информацию о его внутренней структуре и чистоте».
|
|
|
|
|
|
|
Радарные эхо-сигналы от пористого льда
|
|
|
|
Эти новые наблюдения показывают, что радиолокационное «альбедо» Европы — показатель того, насколько яркой она кажется радару — намного выше, чем у типичных планет и астероидов. Возвращающийся радиолокационный сигнал имеет ту же круговую поляризацию, что и передаваемый луч, что является характерным признаком многократного рассеяния внутри чистого пористого льда. Эти свойства убедительно подтверждают объяснение, известное как «эффект когерентного обратного рассеяния», при котором радиоволны отражаются внутри льда, прежде чем вернуться к телескопу, значительно усиливая эхо-сигнал.
|
|
|
|
Поскольку команда наблюдала Европу в бистатической конфигурации — с передатчиком Goldstone и приемником как Goldstone, так и NSF GBT — это позволило проверить, как эффект когерентного обратного рассеяния изменяется в зависимости от угла между передатчиком, спутником и приемником. Команда обнаружила, что радиолокационная яркость Европы оставалась примерно постоянной даже при увеличении угла, что подразумевает, что яркий «пик» обратного рассеяния должен быть шире, чем диапазон углов, которые он охватывал, устанавливая ограничение на глубину распространения радиоволн до их поглощения.
|
|
|
|
Это ограничение по глубине дает новое представление о прозрачности льда Европы и поможет ученым интерпретировать предстоящие данные радиолокационного зондирования льда с космических аппаратов, которые сейчас находятся на пути к более детальному изучению этого спутника.
|
|
|
|
Стабильный сигнал во времени
|
|
|
|
Эти новые наземные результаты заполняют тридцатилетний пробел с момента последнего крупного радиолокационного исследования Европы в конце 1980-х и начале 1990-х годов. Исследователи обнаружили сильное соответствие между своими измерениями и более ранними результатами, что подтверждает представление о Европе как об объекте с очень высокой радиолокационной отражательной способностью и сильным «диффузным» рассеянием, а не зеркальными отражениями, наблюдаемыми на многих каменистых поверхностях. Эта согласованность повышает уверенность в том, что радиолокационные свойства Европы стабильны во времени и что измерения радиолокационных сигналов с Земли и космических аппаратов могут быть интерпретированы в рамках единой физической модели.
|
|
|
|
Поскольку наблюдательная кампания длилась много лет и включала различные геометрии наблюдения, команда задалась вопросом, меняется ли радиолокационная яркость Европы от одного полушария к другому или в зависимости от долготы. Было установлено, что интегрированные по диску радиолокационные свойства Европы статистически согласуются с тем, что остаются почти постоянными по мере вращения спутника, что согласуется с более ранними наблюдениями.
|
|
|
|
Однако, когда авторы разделили данные на ведущее и ведомое полушария и провели статистические тесты, они обнаружили намек — хотя и не статистически окончательный — на то, что ведомое полушарие может быть немного ярче в одном из состояний поляризации. Если это подтвердится будущими данными, то это незначительное различие может быть связано с тем, как заряженные частицы из магнитосферы Юпитера изменяют лед или влияют на формирование мелкомасштабных поверхностных структур, которые поглощают или рассеивают радиоволны.
|
|
|
|
Более совершенные инструменты для миссий на Европу
|
|
|
|
«Будущие планетарные исследования и космические полеты, такие как миссия НАСА «Европа Клиппер», могли бы извлечь пользу из этого типа радиолокационных исследований», — говорит Уилл Арментраут, ученый из NSF NRAO, который поддерживает радиолокационные проекты. «По мере развития радиолокационных возможностей телескопа Грин-Бэнк и появления новых технологий, находящихся в стадии разработки, мы с нетерпением ждем возможности предоставить научному сообществу еще больше радиолокационных возможностей».
|
|
|
|
Источник
|
