ЕВРОПА (САТЕЛИТ): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЪСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ - ARTE - 2025

Европа е естествен спътник или луна на Юпитер, открита през 1610 г. от италианския астроном Галилео Галилей (1564-1642 г.). Той е част от така наречените галилейски луни, заедно с Ганимед, Йо и Калисто. Името му идва от характер в гръцката митология: Европа е била майката на крал Минос от Крит, един от многото любовници на царя на боговете.

Германският астроном Саймън Мариус, съвременник на Галилей, предложи името в негово произведение, което също кредитира откриването на спътниците на Йовиан, преди Галилео да го обяви.

Фигура 1. Естествено цветно изображение на Европа, направено от мисията Галилео, линиите вероятно са счупвания в кората с открити скали. Източник: Wikimedia Commons. НАСА / JPL / DLR / Публично достояние

Друго наименование, използвано за този спътник и понастоящем в употреба, е това, което Галилей първоначално е предложил, с римски цифри. Така Европа е и Юпитер II, тъй като е втората галилейска луна близо до планетата (Йо е най-близката, но има четири други по-малки луни).

В крайна сметка астрономите попаднаха на предложението на Мариус, който може би е открил спътниците независимо от Галилей.

Откриването на галилейските луни в орбита на Юпитер беше крайъгълен камък за науката. Той засили хелиоцентричната теория на Коперник и накара човечеството да осъзнае, че Земята не е център на Вселената.

Галилеевите луни обаче остават за дълго време като малки светлинни точки, виждани с телескопа в орбита на Юпитер.

Така беше, докато безпилотните мисии "Пионер", "Вояджър", "Галилео" и "Нови хоризонти" не донесоха потоп от информация за Европа и останалите спътници на гигантските планети.

Основни характеристики

Възможно обитаемост

Европа, малко по-малка от Луната, има океан от вода под повърхността и е защитена от слънчевия вятър от магнитното поле Йовиан, което му дава известни перспективи за обитаемост.

Фигура 2. Сравнителен размер на Европа, долу вляво, със Земята и Луната. Източник: Wikimedia Commons. Аполон 17 Картина на цялата земя: НАСАТелескопско изображение на Пълнолунието: Грегъри Х. Ревера Изображение на Европа: НАСА / JPL / Публично достояние

Към това добавете и факта, че Европа е вероятно тектонска. И освен Земята, досега не беше известен друг небесен обект със сложна геология.

атмосфера

Освен това има атмосфера, слаба, но с кислород, а плътността й, въпреки че не е по-висока от тази на Земята, подсказва, че в състава й има добро количество скала.

повърхност

Замразената повърхност е много гладка, едва се пресича от линиите, показани на фигура 1.

Тези линии вероятно отразяват напреженията в ледената кора с дебелина 100-150 км, която покрива Европа, разкривайки подлежащата скала, под която има течна вода.

Във вътрешността на Европа има достатъчно топлина, за да поддържа този океан, поради приливното затопляне.

Обичайно е да се мисли за приливите и отливите като явления, характерни за океанските маси, но гравитационното привличане измества не само водата, но и скалата. И тези процеси водят до триене, което разсейва енергията на орбиталното движение в топлина.

Няма магнитно поле

Чрез измервания на магнитното поле, направени от безпилотни мисии, се знае, че на Европа липсва собствено магнитно поле. Но те също откриха наличието на желязна сърцевина и слой вода, богата на съдържание на минерали под кора.

Тези измервания показват, че компасът на пътник, пристигащ в Европа, би изпитал див замах, особено когато подходът към Юпитер е максимален. И това е, че интензивното магнитно поле на Джовиан взаимодейства с проводящия материал на подпочвата, причинявайки тези колебания.

Албедото на Европа

Известно е, че Европа има ледена и леко неравна повърхност, не само заради информацията, получена чрез изображения, но и заради направените измервания на албедото му.

Албедото на всеки обект - астрономически или от друго естество - е частта от светлината, която отразява. Ето защо стойността му варира от 0 до 1.

Ако албедото е 0, това означава, че обектът поглъща цялата светлина, без да отразява нищо, напротив, ако е 1, той я отразява напълно.

Огледалата са обекти с голямо албедо, а това на Европа е 0,69. Това означава, че той отразява приблизително 69% от светлината, която достига до повърхността му, което показва, че ледът, който го покрива, е чист и скорошен.

Следователно повърхността на Европа е сравнително млада, като се изчислява на около 10 милиона години. Повърхностите със стар лед са по-скоро много тъмни и имат по-малко албедо.

Друг факт в негова полза е, че повърхността на Европа почти няма кратери за въздействие, което предполага достатъчно геоложка активност, за да се заличат доказателства за въздействия.

Един от тези няколко кратера се появява в долната част на фигура 1. Това е светлото петно ​​във формата на мол с тъмен център, наречен кратер Pwyll, в чест на келтското божество на подземния свят.

Обобщение на основните физически характеристики на Европа

Движение за превод

Европа се движи около Юпитер с период от малко повече от 3 дни и половина, следвайки доста кръгова орбита.

Особеност в транслационното движение на Европа е, че той е в синхронно въртене с Юпитер. Следователно тя винаги показва едно и също лице към планетата, точно както Луната се отнася към Земята. Това явление е известно още като приливна връзка.

Фигура 3. Европа винаги показва едно и също лице на Юпитер благодарение на синхронното въртене. Източник: НАСА.

Приливната връзка се характеризира с това, че тя отвежда обекта едновременно, за да орбитира около най-масивното тяло - в този случай Юпитер - тъй като прави една пълна оборота върху собствената си ос.

Обяснението е, че небесните тела не са точкови маси, а обекти с значителни размери. Поради тази причина силата на гравитацията, която Юпитер упражнява върху своите спътници, не е хомогенна, тъй като е по-интензивна от най-близката страна и по-малко интензивна от далечната страна.

Това създава периодично изкривяване в Европа, което също се влияе от силата на гравитацията, редовно упражнявана от другите близки галилейски луни: Ганимед и Йо.

Резултатът е усилване на гравитационните сили във феномен, известен като орбитален резонанс, тъй като другите луни гравитационно се изтеглят към Европа през точни интервали от време.

Лапласов резонанс

И разбира се, Европа прави същото с останалите луни, създавайки един вид хармония между всички тях.

Взаимните гравитационни ефекти на галилеевите луни се наричат ​​резонанс Лаплас, след неговия откривател - френският математик и астроном Пиер Саймън де Лаплас през 1805 г.

Във физиката има няколко вида резонанс. Това е рядък резонанс, при който периодите на революция на трите луни са в съотношение 1: 2: 4. Всяка сила, упражнена върху някой от членовете на тази система, се предава на другите чрез гравитационно взаимодействие.

Фигура 4. Анимация на орбиталния резонанс между спътниците на Галилей. Източник: Wikimedia Commons. Потребител: Matma Rex / Public domain.

Следователно приливните сили, които правят цяла Европа, са подложени на втулки и компресии, които произвеждат отоплението, описано по-горе. И също така кара Европа да има океан от течна вода в себе си.

Въртящо движение

Европа има въртеливо движение около собствената си ос, което, както казахме, има същата продължителност като орбиталния период, благодарение на приливната връзка, която има с Юпитер.

композиция

Същите елементи присъстват в Европа като на Земята. В атмосферата има кислород, желязо и силикати са в ядрото, докато водата, най-поразителното вещество, заема слоя под кора.

Водата под Европа е богата на минерални соли, като натриев хлорид или обикновена сол. Наличието на магнезиев сулфат и сярна киселина може частично да обясни червеникавите линии, които пресичат повърхността на спътника.

Смята се също, че в Европа има толини, органични съединения, които се образуват благодарение на ултравиолетовото лъчение.

Толините са разпространени в ледени светове като Европа и Сатурн Луната Титан. Въглеродът, азотът и водата са необходими, за да се образуват.

Вътрешна структура

Вътрешната структура на Европа е подобна на тази на Земята, тъй като има ядро, мантия и кора. Плътността му, заедно с тази на Io, е по-висока, отколкото в другите две галилееви луни, което показва по-високо съдържание на силикати.

Фигура 5. Вътрешна структура на четирите галилееви луни, според теоретичните модели. Източник: Кутнер, М. Астрономия: физическа перспектива.

Ядрото на Европа не е направено от разтопен метал (за разлика от Io), което подсказва, че водата под кора има високо съдържание на минерали, тъй като магнетизмът на Европа идва от взаимодействието между добър проводник, като вода със соли и интензивното магнитно поле на Юпитер.

Радиоактивните елементи изобилстват от скалната мантия, които отделят енергия при разпадане и представляват друг източник на вътрешна топлина за Европа, с изключение на отопление с приливи и отливи.

Най-външният слой на водата, частично замръзнал и частично течен, се оценява на 100 км дебелина в някои райони, въпреки че други твърдят, че е само на около 200 m.

Във всеки случай експертите са съгласни, че количеството течна вода в Европа може да бъде два пъти повече, отколкото има на Земята.

Смята се също, че в цепнатините на ледената кора има езера, както е предложено на фигура 6, които също могат да носят живот.

Ледената повърхност получава непрекъснатото взаимодействие с заредени частици, изпратени от радиационните пояси на Йовиан. Силният магнетизъм на Юпитер ускорява електрическите заряди и ги зарежда с енергия. Така частиците достигат повърхностния лед и фрагментират водните молекули.

В процеса се освобождава достатъчно енергия, достатъчно за образуване на светещите газови облаци около Европа, които сондата Касини наблюдава, когато се насочва към Сатурн.

Фигура 6. Вътрешна структура на Европа според моделите, създадени с наличната информация. Източник: Wikimedia Commons.

геология

Безпилотните мисии предоставиха богата информация за Европа не само в множеството изображения с висока разделителна способност, които изпращаха на повърхността, но и поради гравитационните ефекти на Европа върху космическите кораби.

Изображенията разкриват много светло жълта повърхност, лишена от забележими релефи, като извисяващи се планини или забележителни кратери, за разлика от други спътници на Галилей.

Но най-забележителното е мрежата от синусовидни линии, които непрекъснато се пресичат и които ясно виждаме на фигура 1.

Учените смятат, че тези линии произхождат от дълбоки пукнатини в леда. Гледани по-отблизо, линиите имат тъмен ръб с по-светла централна ивица, за която се смята, че е продукт на големи гейзери.

Фигура 7. Гейзерите на Европа, гледани от Хъбъл. Източник: НАСА.

Тези извисяващи се колони от пара (струи) високи няколко километра са съставени от по-топла вода, която се издига от вътрешността чрез счупванията, както се съобщава от наблюдения от космическия телескоп Хъбъл.

Някои анализи разкриват следите, оставени от вода с високо съдържание на минерали и впоследствие се изпаряват.

Възможно е под земната кора на Европа да има процеси на субдукция, тъй като те се случват на Земята, при които тектоничните плочи се сближават по краищата, движейки се една спрямо друга в така наречените зони на субдукция.

Но за разлика от Земята, плочите са направени от лед, който се движи над течен океан, а не от магма, както се прави на Земята.

Възможно обитаемост на Европа

Много експерти са убедени, че океаните в Европа могат да съдържат микробен живот, тъй като са богати на кислород. Освен това в Европа има атмосфера, макар и тънка, но с наличието на кислород, елемент, необходим за поддържане на живота.

Друг вариант за поддържане на живота са езерата, капсулирани в ледената кора на Европа. В момента те са предположения и липсват много повече доказателства, които да ги потвърдят.

Някои доказателства продължават да се добавят за укрепване на тази хипотеза, например наличието на глинени минерали в кората, които на Земята са свързани с органична материя.

И друго важно вещество, което според новите открития се намира на повърхността на Европа, е натриевият хлорид или обикновената сол. Учените са открили, че трапезната сол при преобладаващите условия в Европа придобива бледожълт цвят, който се вижда на повърхността на спътника.

Ако тази сол идва от океаните на Европа, това означава, че е много вероятно те да имат сходство с земните, а с нея и възможността да живеят живот.

Тези констатации не предполагат непременно, че в Европа има живот, но ако бъде потвърдено, спътникът има достатъчно условия за своето развитие.

Вече има мисия на НАСА, наречена Europa Clipper, която в момента се разработва и може да бъде стартирана през следващите няколко години.

Сред целите му са изследването на повърхността на Европа, геологията на спътника и неговия химичен състав, както и потвърждаването на съществуването на океана под кора. Ще трябва да изчакаме още малко, за да разберем.

Препратки

1. Би Би Си. Защо ледената луна на Юпитер Европа е най-добрият кандидат за намиране на извънземен живот в Слънчевата система? Възстановено от: bbc.com.
2. Eales, S. 2009. Планети и планетарни системи. Wiley-Blackwell.
3. Kutner, M. 2003. Астрономия: физическа перспектива. Cambridge University Press.
4. Pasachoff, J. 2007. Космосът: Астрономия в новото хилядолетие. Трето издание. Thomson-Brooks / Cole.
5. Семена, М. 2011. Слънчевата система. Седмо издание. Учене в Cengage.
6. Wikipedia. Европа (луна). Възстановено от: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Europa Clipper. Възстановено от: es.wikipedia.org.