В НАСА определились с научными инструментами для автоматической межпланетной станции с предварительным названием Europa Clipper. Этот аппарат в 2020-х годах отправят к Европе — наименьшему из четырех открытых Галилео Галилеем спутников Юпитера. Основная цель миссии — поиски следов жизни в подледном океане далекой луны.
Более десяти лет назад этот спутник Юпитера исследовался станцией Galileo, совершившей 11 пролетов рядом с Европой. Станция показала, что там под коркой льда может быть подледный океан. Причем соленой воды в нем может оказаться в два раза больше, чем в Мировом океане на Земле. С учетом приливной энергии, формируемой воздействием Юпитера на Европу, спутник выглядит одним из основных кандидатов на источник внеземной жизни в Солнечной системе. Однако и того, что жидкой воды там нет, а есть только вязкий лед, ученые не исключают.
В Солнечной системе существование жидких подледных океанов ученые подозревают у спутников Юпитера — Европы, Каллисто и Ганимеда, лун Сатурна — Энцелада и Титана, а также других спутников, например, Мимаса. Все эти луны покрыты слоем льда (водяного или углеводородного), под которым могут располагаться океаны. Условия в таких водоемах могут оказаться похожими на таковые в антарктическом озере Восток. Однако, в отличие от земного водоема, жидкость на спутниках может существовать по другим причинам — в основном из-за разогревающих приливов.
Благодаря телескопу Hubble в 2012 году на покрытом ледяной корой спутнике Юпитера удалось зафиксировать водяные гейзеры. Если это действительно они, исследования значительно облегчаются — не возникнет необходимости в бурении поверхности.
Ожидается, что Europa Clipper будет вращаться вокруг Юпитера в течение трех лет. За это время станция 45 раз приблизится к Европе на расстояние от 25 до 2,7 тысячи километров. Общий бюджет миссии оценивается в 2 миллиарда долларов. Станцию предполагают отправить в космос при помощи ракеты-носителя Atlas V или разрабатываемой «марсианской» ракеты Space Launch System (SLS). В последнем случае Europa Clipper почти в 2,5 раза быстрее (за 2,7 года) достигнет Европы, однако стоимость запуска возрастет в пять раз — до миллиарда долларов.
Всего на Europa Clipper установят девять инструментов, отобранных НАСА из предложенных научными организациями и университетами 33 проектов.
Научные инструменты включают в себя камеры и спектрометры, позволяющие получать в высоком разрешении изображения поверхности Европы и определять ее строение и состав. В частности, имеется радар, который определит толщину ледяной оболочки спутника, а также поищет подледные озера в нем — такие водоемы встречаются в Антарктиде.
Также на борту Europa Clipper будут магнитометры: они исследуют магнитное поле спутника, а также определят соленость и глубину его океана. Предполагается и инструмент для анализа теплового излучения Европы. Это поможет обнаружить воду в разреженной атмосфере спутника.
Под ледяной коркой Европы может скрываться соленый океан жидкой воды
Изображение: NASA / JPL-Caltech
Инструмент Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS), разрабатываемый под руководством Джозефа Вестлайка в Лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса в Мэриленде, вместе с магнитометром определит толщину ледяной коры поверхности Европы, глубину океана и его соленость.
Interior Characterization of Europa using Magnetometry (ICEMAG), разрабатываемый под руководством Кэрола Раймонда в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (Калифорния), измерит магнитное поле у поверхности Европы и посредством электромагнитного зондирования спутника также выяснит толщину и соленость подледного океана Европы.
Фрагмент поверхности Европы
Фото: NASA / JPL-Caltech / SETI Institute
Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE), разрабатываемый под руководством Дианы Блейни там же, призван исследовать химический состав спутника, в частности содержание солей, минералов, органических веществ и воды у поверхности и в недрах Европы. Это один из инструментов, способный указать на наличие жизни.
Инструмент Europa Imaging System (EIS), разрабатываемый под руководством Элизабет Тартл в Лаборатории прикладной физики, произведет сканирование большей части поверхности спутника с точностью до 50 метров, а для некоторых участков точность повысится в сто раз.
Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON), разрабатываемый под руководством Дональда Бланкеншипа в Техасском универститете в Остине, выполнит радарное сканирование поверхности спутника для определения внутренней структуры его ледяной корки (наличие в ней полостей и иных образований) и течений в подледном океане.
Европа
Фото: NASA / JPL / University of Arizona
Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS), разрабатываемый под руководством Филипа Кристенсена в Университете штата Аризона в Темпе, проведет высокоточное исследование теплового излучения Европы и поможет в определении участков с гейзерами на поверхности спутника.
Прибор MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa (MASPEX), разрабатываемый под руководством Джека Уэйта в Юго-западной исследовательском институте в Сан-Антонио (Техас), исследует состав водяных выбросов из глубин Европы в ее крайне разреженную атмосферу и таким образом поможет изучению приповерхностного океана.
Ultraviolet Spectrograph/Europa (UVS), разрабатываемый под руководством Курта Ризерфорда из того же института, зафиксирует водяные выбросы на поверхности Европы. В основном именно этот инструмент займется исследованиями атмосферы спутника Юпитера.
SUrface Dust Mass Analyzer (SUDA), разрабатываемый под руководством Саши Кемпфа из Колорадского университета в Боулдере, измерит физические характеристики малых твердых частиц, выбрасываемых из недр Европы.
Отдельно агентство отметило инструмент SPace Environmental and Composition Investigation near the Europan Surface (SPECIES), разрабатываемый под руководством Мехди Бенна в Центре космических полетов Годдарда НАСА в Мэриленде. Этот прибор сочетает возможности масс-спектрографа и газового хроматографа. Ожидается, что он найдет применение если не в предстоящей, то в будущих миссиях. Также исследователи не исключают того, что в миссии могут быть задействованы миниатюрные спутники CubeSat.
Ученые полагают, что организмы, возможно, обитающие на спутнике Юпитера, могут быть похожими на земных экстремофилов. Так, если на Европе океан слишком соленый, то жить в нем могут существа, напоминающие галофилов. Если животные обитают около гидротермальных источников, то они могут походить на земных глубоководных черных курильщиков. Не исключено, что жизнь, в случае ее обнаружения на Европе, не будет иметь земных аналогов.