На 13 април 2023 г. Европейската космическа агенция трябва да изстреля ракета с космически кораб, предназначен за Юпитер (изстрелването се отложи с ден, но текстът е писан преди него - бел. ред.). Jupiter Icy Moons Explorer - или JUICE - ще прекара най-малко три години около луните на Юпитер, след като пристигне през 2031 г. През октомври 2024 г. НАСА също планира да изстреля роботизиран космически кораб, наречен Europa Clipper, към луните на Юпитер. Това подчертава повишения интерес към тези далечни, но очарователни места в Слънчевата система.

Аз съм планетарен учен, който изучава структурата и еволюцията на твърдите планети и луни в Слънчевата система. Има много причини с моите колеги да очакваме с нетърпение да получим данните, които JUICE и Europa Clipper се надяваме да изпратят обратно на Земята през 2030 г. Но може би най-вълнуващата информация ще бъде свързана с водата. Три от луните на Юпитер - Европа, Ганимед и Калисто - са дом на големи подземни океани от течна вода, които могат да поддържат живот.

Юпитер има десетки луни. Четири от тях са от интерес за планетарните учени.

Йо, Европа, Ганимед и Калисто са, подобно на Луната на Земята, относително големи, сферични сложни светове. Две предишни мисии на НАСА изпратиха космически кораби в орбита на системата на Юпитер и събраха данни за тези луни. Мисията "Галилео" обикаляше около Юпитер от 1995 до 2003 г. и доведе до геоложки открития на четирите големи луни. Мисията Juno все още обикаля около Юпитер днес и е предоставила на учените безпрецедентен поглед към състава, структурата и космическата среда на Юпитер.

Тези мисии и други наблюдения разкриха, че Йо, най-близкият от четирите до планетата, кипи от геоложка активност, включително езера от лава, вулканични изригвания и тектонично оформени планини. Но там няма големи количества вода.

Европа, Ганимед и Калисто, за разлика от него, имат ледени пейзажи. Повърхността на Европа е замръзнала страна на чудесата с млада, но сложна история, вероятно включваща ледени аналози на тектониката на плочите и вулкани. Ганимед, най-голямата луна в цялата Слънчева система, е по-голям от Меркурий и има собствено магнитно поле, генерирано вътрешно от ядро от течен метал. Калисто изглежда някак инертен в сравнение с останалите, но служи като ценна времева капсула на древно минало, което вече не е достъпно на младите повърхности на Европа и Йо.

Най-вълнуващото от всичко: Европа, Ганимед и Калисто почти със сигурност притежават подземни океани от течна вода.

Европа, Ганимед и Калисто имат студени повърхности, които са стотици градуси под нулата. При тези температури ледът се държи като твърда скала.

Но точно като Земята, колкото по-дълбоко под земята отидете на тези луни, толкова по-горещо става. Слезте достатъчно надолу и в крайна сметка ще достигнете температурата, при която ледът се топи във вода. Колко точно надолу се случва този преход на всяка от луните, е предмет на дебат, който учените се надяват да разрешат с JUICE и Europa Clipper. Докато точните дълбочини все още не са сигурни, учените са уверени, че тези океани съществуват.

Най-доброто доказателство за тези океани идва от магнитното поле на Юпитер. Солената вода е електропроводима. Докато тези луни пътуват през магнитното поле на Юпитер, те генерират вторично, по-малко магнитно поле, което сигнализира на изследователите за наличието на подземен океан. Използвайки тази техника, планетарните учени успяха да покажат, че трите луни съдържат подземни океани. И тези океани не са малки - само океанът на Европа може да има повече от два пъти повече вода от всички океани на Земята взети заедно.

Очевиден и напиращ следващ въпрос е дали тези океани могат да поддържат извънземен живот. Водата в течно състояние е важна част от това, което прави един свят обитаем , но далеч не е единственото изискване за живот. Животът също се нуждае от енергия и определени химични съединения в допълнение към водата, за да процъфтява. Тъй като тези океани са скрити под километри твърд лед, слънчевата светлина и фотосинтезата са навън. Но е възможно други източници да осигурят необходимите съставки.

На Европа, например, течният воден океан покрива скалиста вътрешност. Това скалисто морско дъно може да осигури енергия и химикали чрез подводни вулкани, които биха могли да направят океана на Европа обитаем. Но също така е възможно океанът на Европа да е стерилно, негостоприемно място - учените се нуждаят от повече данни,- за да отговорят на тези въпроси.

JUICE и Europa Clipper са създадени, за да предоставят на учените информация за потенциалната обитаемост на спътниците на Юпитер, която може да промени играта. Докато и двете мисии ще събират данни за множество луни, JUICE ще прекара известно време в орбита и ще се съсредоточи върху Ганимед, а Europa Clipper ще направи десетки прелитания близо до Европа.

И двата космически кораба ще носят набор от научни инструменти, създадени специално за изследване на океаните. Вграденият радар ще позволи на JUICE и Europa Clipper да изследват външните слоеве от твърд лед на луните. Радарът може да разкрие всякакви малки джобове течна вода в леда или, в случая на Европа, която има по-тънък външен слой от Ганимед и Калисто, да се надяваме да открием по-големия океан.

И в двете мисии ще има и магнитометри. Тези инструменти ще дадат на учените възможността да изучават вторичните магнитни полета, произведени от взаимодействието на проводящите океани с полето на Юпитер в много подробности и се надяваме, че ще дадат на изследователите улики за солеността и обемите на океаните.

Учените също така ще наблюдават малки вариации в гравитационното привличане на луните чрез проследяване на фините движения в орбитите на двата космически кораба, което може да помогне да се определи дали на морското дъно на Европа има вулкани, които осигуряват необходимата енергия и химия на океана, за да поддържа живота.

И накрая, двата кораба ще носят множество камери и светлинни сензори, които ще предоставят безпрецедентни изображения на геологията и състава на ледените повърхности на луните.

Може би един ден космически кораб ще може да пробие километрите твърд лед на Европа, Ганимед или Калисто и да изследва директно океаните. Дотогава наблюденията от космически кораби като JUICE и Europa Clipper са най-добрият залог на учените за научаване на тези океански светове.

Когато Галилей открива тези луни през 1609 г., те са първите обекти, за които е известно, че обикалят директно около друга планета. Тяхното откритие беше последният пирон в ковчега на теорията, че Земята - и човечеството - се намират в центъра на Вселената. Може би тези светове пазят друга смиряваща човечеството изненада.

Майк Сорт е доцент по планетология в университета "Пърдю" в Индиана