Эхо Европы: ученые изучили ледяную оболочку спутника Юпитера с помощью радара

Европа интересна ученым из-за океана, который, вероятно, скрыт под ее ледяной корой. И этот океан огромен: если заменить всю земную воду водой Европы, суша бы полностью скрылась.

Трещины и полосы на поверхности говорят о том, что ледяная кора Европы подвижна. В чем-то это похоже на тектонику плит, только вместо камня здесь лед, а под ним — вода. Лед с течением времени менялся: растягивался, ломался и, возможно, частично обновлялся за счет воды из глубины. Но по поверхности можно судить только о верхнем слое. Радар позволяет заглянуть глубже: радиоволны проходят в лед и возвращаются уже с данными о том, что происходит внутри.

Для исследования использовали планетный радар Goldstone и радиотелескоп Green Bank. Goldstone посылал к Европе радиоволны, а Green Bank принимал эхо, вернувшееся от ледяной поверхности спутника. Так ученые измеряли, как Европа отражает радиосигнал.

Оказалось, что в радиодиапазоне Европа выглядит очень ярко. Ее радарное альбедо — то есть способность отражать радиосигнал — намного выше, чем у большинства планет и астероидов. Эхо от Европы вернулось в той же круговой поляризации, в которой сигнал отправили с Земли. Обычно после отражения от каменистой поверхности поляризация меняется сильнее. Значит, сигнал не просто отразился от твердой поверхности, а многократно рассеялся внутри льда.

Исследователи проверили, как меняется радарная яркость Европы при разных углах наблюдения. Она почти не менялась. Это значит, что усиленное эхо идет не из большой глубины, а из верхней части ледяной оболочки, где радиоволны успевают рассеяться и вернуться обратно до того, как поглотятся льдом.

Это первое крупное радарное исследование Европы за несколько десятилетий. Предыдущие данные получили еще в конце 1980-х и начале 1990-х годов. Новые измерения хорошо с ними совпали, поэтому ученые считают, что радарный отклик Европы почти не меняется со временем.

Ученые также проверили, меняется ли отражение от разных полушарий Европы. Сильной разницы не нашли: при вращении спутника сигнал почти не менялся. Но в данных есть небольшой намек на то, что одно полушарие может отражать радиоволны чуть ярче. Пока этого недостаточно для уверенного вывода. Если разница действительно есть, ее могут объяснить частицы из магнитосферы Юпитера: они облучают лед и меняют его верхний слой.

Проверить это получится уже довольно скоро — в 2030 году, когда Europa Clipper, который уже летит в направлении Юпитера, прибудет к Европе.

Иллюстрация NSF/AUI/NSF NRAO/P.Vosteen