Свежие комментарии

  • Валерий Ворожищев
    Всё это домыслы, научно не подтверждённые. Как у нас, например,  принято, Кирпичников ляпнул, что Старая Ладога столи...Археологи обнаруж...
  • Владимир Алтайцев
    До сих пор  живут в Германии так и неомеченные сорбы - полабские славяне, говорящие  на  славянском языке.Полабские славяне...
  • Ангел Смерти
    А зачем ещё ей понадобилось туда переться? Тем более, что от дипломатических отношений бастарды не рождаются.Как раскрыли обма...

Собираясь к Ганимеду: новый зонд проверит, возможна ли жизнь на спутнике Юпитера

Европейское космическое агентство готовится к запуску нового зонда в систему Юпитера. Главная задача аппарата – проверить Ганимед, самый большой спутник во всей солнечной системе, на пригодность для жизни.
Собираясь к Ганимеду: новый зонд проверит, возможна ли жизнь на спутнике Юпитера
ESA

По номенклатуре Европейского космического агентства (ESA) миссия JUICE относится к классу L – самым масштабным проектам, которые реализуются в рамках программы фундаментальных исследований Cosmic Vision. Бюджет JUICE составляет около 1 млрд евро, и работа над ним ведется с соответствующей тщательностью и неторопливостью. 

«Идея космической миссии проходит несколько этапов, – рассказал нам научный сотрудник ESA Дмитрий Титов. – Первый из них – нечто вроде эскизного проектирования, когда выбираются научные задачи, оцениваются технические возможности, создается приблизительный набросок аппарата и стратегии. Я возглавлял группу ученых, которая работала с миссией JUICE на этой стадии вплоть до 2015 года, когда проект был принят к исполнению».

Недра Ганимеда четко структурированы: жидкое железное ядро окружено каменистой мантией, следом идут слой льда и жидкий соленый океан, который покрывает ледяная кора. Предполагается, что океан залегает на глубине около 900 км.
Недра Ганимеда четко структурированы: жидкое железное ядро окружено каменистой мантией, следом идут слой льда и жидкий соленый океан, который покрывает ледяная кора. Предполагается, что океан залегает на глубине около 900 км.
ESA

Свита великана 

Огромный и массивный – почти в 320  раз тяжелее Земли – Юпитер окружен десятками спутников. Астрономы то и дело обнаруживают у планеты новые небольшие луны, но самые заметные из них – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – были открыты еще Галилеем. Каждая – целый необычный мир. Ио – самое вулканически активное тело в Солнечной системе, на его поверхности найдено больше 400 вулканов, около 150 из которых действующие. Чуть дальше от Юпитера вращаются Европа и Ганимед – спутник, размером превышающий Меркурий, – под корой у которых скрываются целые океаны жидкой воды. «Ну а Каллисто вообще чудной, – добавляет Дмитрий. – Его внутреннее вещество почти не дифференцировано: плотного ядра там нет, и все недра более-менее равномерно перемешаны, что совсем не характерно для небесных тел таких размеров». 

Но окрестности Юпитера астрономы недаром называют «Солнечной системой в миниатюре»: интерес вызывают не только отдельные необычные объекты, но и система в целом, со всеми сложными взаимодействиями между ее телами. Здесь можно наблюдать гравитационные и приливные силы, возникающие между гигантской планетой и ее лунами. Чрезвычайно мощное магнитное поле Юпитера разбрасывает вокруг облака и потоки плазмы. Сюда же попадает вещество, которое отрывается с поверхности Ио и некоторых других спутников. Эти разноплановые взаимодействия способны многое рассказать и об устройстве недр небесных тел, и о тонких процессах, протекающих в окутывающих их магнитных полях. Просто уникальная природная лаборатория, рай для ученых. 

«Прежде всего нужно было решить, что выбрать основной целью миссии JUICE – сам Юпитер или спутники, – говорит Дмитрий Титов. – Казалось бы, гигантская планета, которая доминирует над всем своим окружением, должна быть самой интересной. Однако предыдущие миссии, работавшие в системе Юпитера, обнаружили, что под твердой поверхностью некоторых спутников, по-видимому, скрывается жидкий океан. Эти находки перевернули всю парадигму поисков жизни во Вселенной и определили главные научные задачи нашего проекта».

"Эти находки перевернули всю парадигму поисков жизни во Вселенной и определили направление нашего проекта».

Жизнь на спутнике 

До недавнего времени казалось очевидным, что если где-то недалеко и есть жизнь, то, разумеется, на Марсе. Эта планета и сегодня похожа на Землю, а в прошлом была куда более теплой и влажной. «Такой подход можно назвать "землецентрическим": подразумевается, что нужен океан на поверхности планеты, чтобы в его теплых лагунах зародилась жизнь, –  продолжает Дмитрий. – Но когда стало известно о жидкой воде под поверхностью у Ганимеда и Европы, лун Юпитера, ученые поняли, что там тоже могут быть все ключевые ингредиенты: вода, насыщенная минеральными солями и органикой, достаточное количество тепла и энергии, длительные стабильные условия». Неудивительно, что создатели миссии JUICE сделали выбор в пользу спутников, а не самого Юпитера. И поскольку в то же время американские ученые из NASA начали планировать полет к Европе, то земной Европе достался Ганимед. 

По словам Дмитрия Титова, в ESA этому даже обрадовались. Дело в том, что Европа считается крайне сложной целью для космических зондов. Орбита этого спутника пролегает в радиационных поясах Юпитера – участках его магнитного поля, где накапливаются огромные количества высокоэнергетических частиц. «Радиация там совершенно безумная, поэтому исследование Европы связано с огромными сложностями с точки зрения противорадиационной защиты, – поясняет Дмитрий. – Технологически и финансово ни ЕС, ни США пока не способны создать зонд, который сможет долго работать в таких условиях. Американцы даже отказались от орбитального аппарата, заменив его многочисленными быстрыми пролетами мимо спутника. Их зонд будет двигаться по сильно вытянутой траектории, сближаясь с Европой лишь на небольших участках, быстро проводить измерения и удаляться на безопасное расстояние».

Кроме того, Ганимед, в отличие от Европы, обладает собственным магнитным полем. Оно активно взаимодействует с могучей магнитосферой Юпитера, порождая не только яркие полярные сияния, но и множество других явлений, которые трудно найти где-либо еще в Солнечной системе. И конечно, у этого спутника есть свой подповерхностный океан. Но если из-под ледяной коры Европы кое-где пробиваются водяные гейзеры, то океан Ганимеда полностью заперт под более толстым слоем льда. Чтобы заглянуть туда, на глубину, придется использовать множество сложных приборов.

На Юпитере и в его окрестностях можно найти самые разнообразные небесные тела и виды взаимодействий между ними. Магнитное поле планеты на несколько порядков мощнее земного и задает тон в этой системе, порождая сложные турбулентные потоки плазмы и яркие полярные сияния.
На Юпитере и в его окрестностях можно найти самые разнообразные небесные тела и виды взаимодействий между ними. Магнитное поле планеты на несколько порядков мощнее земного и задает тон в этой системе, порождая сложные турбулентные потоки плазмы и яркие полярные сияния. ESA

Инструменты ученого

«Так и ведется работа над подобными космическими проектами, – объясняет Дмитрий Титов. – Сперва формулируются фундаментальные вопросы, на которые миссия должна найти ответ. Далее они дробятся на более мелкие задачи, которые можно решить с помощью конкретных измерений, сделанных приборами на борту. Затем все собирается вместе». А поскольку JUICE – миссия L-класса, «миллиардная», то приборов на аппарат установлено в изобилии. Разнообразный набор инструментов более чем для десятка научных экспериментов включает камеры, магнитометр, спектрометры  – один для изучения состава поверхности Ганимеда, второй для изучения его разреженной атмосферы и третий для наблюдения полярных сияний и движения заряженных частиц в магнитном поле. Лазерный альтиметр (высотомер) позволит провести картографию спутника, а подповерхностный радар промерит его кору на глубину до нескольких километров – это поможет исследовать ее структуру и, возможно, даже увидеть скрытый океан. 

Целый блок аппаратуры предназначен для регистрации частиц плазмы в широком диапазоне энергий. Запланирован и отдельный гравитационный эксперимент, где сам аппарат JUICE выступит в роли датчика. Принимая на Земле его радиосигналы, ученые смогут отслеживать скорость движения зонда с огромной точностью  – до долей миллиметра в секунду. Пролетая над участками поверхности с разной плотностью и массой, аппарат будет слегка ускоряться или замедляться. Оценив эти изменения скорости, можно будет составить полную картину гравитационного поля Ганимеда, выяснить толщину и свойства коры спутника, глубину его океана. 

«Главное, что всех интересует, – возможность возникновения жизни в ледяных мирах, – добавляет Дмитрий. – Но пока мы не ищем непосредственно организмы и следы их деятельности. Сначала нужно точнее определить физические условия на Ганимеде: размер его подледного океана, состав, температуру и т.п.».

Последние приготовления

Дмитрий Титов, сотрудник Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка и ESA, научный руководитель первой фазы проекта JUICE:

«Проект идет четко по плану, и все говорит о том, что JUICE будет запущен в срок. По большому счету выбора особо нет, поскольку стартовать к Юпитеру лучше в рамках определенного окна, когда планеты выстраиваются подходящим для маневров образом. Это происходит не слишком часто – если пропустить хорошую возможность, то придется использовать совершенно другую траекторию, и на полет уйдет гораздо больше времени. Так что надо отправлять зонд уже в 2023-м».

Ультрафиолетовый спектрометр высокого разрешения UVS.
Ультрафиолетовый спектрометр высокого разрешения UVS. ESA

Сейчас JUICE находится в Европейском центре космических исследований и технологий (ESTEC), главном предприятии ESA, где проходят испытания космические аппараты. 

Для испытаний радар был поднят на вертолете с полностью раскрытой 16-метровой антенной.
Для испытаний радар был поднят на вертолете с полностью раскрытой 16-метровой антенной. ESA

«По-человечески проект очень впечатляет ... Это уже сложная машина размером с автобус: сам аппарат весит почти две тонны, а полностью заряженный топливом наберет без малого пять». 

«По-человечески проект очень впечатляет. Я помню самое его начало – миссию в виде отчетов, расчетов, статей, – делится Дмитрий. – Но вот прошло семь лет, и перед нами уже сложная машина размером с автобус: сам аппарат весит почти две тонны, а  полностью заряженный топливом наберет без малого пять». Горючее понадобится для маневров при перелете: стартовав в апреле 2023 года, зонд еще пару лет будет двигаться по внутренним областям Солнечной системы, меняя курс возле Земли, Луны и Венеры, гравитация которых подтолкнет JUICE по направлению к цели. А вот питание для работы своих инструментов аппарат сможет получать от солнечных батарей. На таком расстоянии от Солнца излучение уже довольно слабое, поэтому площадь панелей зонда достигает почти 100 кв. м. 

В систему Юпитера JUICE прибудет в 2031-м и, как планируется, проработает там около полутора лет, рассматривая Ганимед и его подледный океан. Конечно, куда интереснее было бы опуститься на поверхность и попробовать пробурить скважину, но пока такие проекты чересчур сложны и дороги даже для крупнейших космических агентств мира. Прежде чем рисковать таким аппаратом, нужно все внимательно рассмотреть с орбиты, как это было сделано на Луне и Марсе. Но если орбитальные зонды подтвердят, что подледные океаны Европы и Ганимеда могут быть обитаемы, мотивов для посадочных миссий будет предостаточно.

Шесть задач на Ганимеде:

1. Обнаружение скрытых резервуаров воды и описание структуры подледного океана.

2. Топографическое, геологическое и минералогическое картографирование поверхности.

3. Определение свойств ледяной коры.

4. Изучение внутреннего распределения массы, динамики и эволюции недр.

5. Исследование разреженной атмосферы.

6. Наблюдение магнитных полей и их взаимодействий с магнитосферой Юпитера.

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх