Европа (Europe) Второй спутник Юпитера (J2)

Общие сведения
Внутреннее строение и поверхность Европы
Атмосфера
Орбита, теория движения
Вращение
Карта Европы
Общий вид

Общие сведения

      Европа была открыта в 1610 году Галилео Галилеем. Симон Мариус (Марий) (1573-1624), немецкий астроном,  наблюдал эти спутники Юпитера одновременно с Галилеем и оспаривал приоритет их открытия. Он же дал названия этим спутникам по именам древнегреческих мифологических героев. Европа, дочь финикийского царя Агенора, была похищена Юпитером, который принял облик быка.
      Европа - второй спутник Юпитера, по величине немного меньше Ио и сравнимый с Луной. Экваториальный радиус 1569 км, средняя плотность 3.01 (г/см³). По форме это круглый шар, не имеющий сжатия, выступов и впадин. Это ледяной спутник, отражающий значительную часть падающего на него света. Альбедо Европы составляет 0.64. Некоторые физические характеристики представлены в таблице

Внутреннее строение и поверхность Европы

     Согласно новым результатам космического аппарата Галилео, Европа имеет металлическое ядро и внутреннюю структуру, подобную Земле. В недрах Европы выделяется энергия приливных взаимодействий, которая поддерживает в жидком виде толстую мантию или глубочайший подледный океан. Благодаря небольшому эксцентриситету орбиты и гравитационному воздействию других спутников Юпитера рассеиваемая энергия довольно велика, поэтому океан может быть теплым. Предполагается, что глубина океана составляет несколько десятков километров, а ледяная кора всего несколько километров. Эта оболочка очень хрупкая и под действием перемещающегося приливного выступа иногда лопается, образуя доступ жидкой воды. Европа является удивительным местом, где существует масса проявлений геологической активности.
     Поверхность Европы представляет собой ледяную оболочку, покрытую глобальной сетью искривленных линий. Повидимому, это трещины в ледяной коре, вызываемые тектоническими процессами. Размер и геометрия некоторых особенностей указывают на то, что существует тонкий ледяной слой, покрытый водой или мокрым льдом, а также существует движение, напоминающее дрейф земных айсбергов. Ледяная корка в местах разломов смазывается теплым льдом или даже жидкой водой. Эти результаты подвинули ученых еще на один шаг к разрешению вопроса, достаточно ли тепла на Европе, чтобы удовлетворять условиям возникновения жизни.
     Существуют три основных критерия для возможности развития жизни вне Земли - это присутствие воды, органических молекул и достаточного количества тепла. Первые два критерия на Европе выполняются - Европа имеет водяной лед, а органические соединения широко распространены в солнечной системе. Самый большой вопрос, достаточно ли тепла генерируется внутри спутника. Новые снимки показали, что на Европе существует достаточно тепла для образования потоков на поверхности, что под ледяной коркой возможно существование теплого льда или даже жидкой воды. Таким образом, Европа имеет большой потенциал удовлетворить и этому критерию для возникновения экзобиологии.

Атмосфера

     В 1997 году приборы Галилео обнаружили ионосферу Европы, что указывает на то, что у этого ледяного спутника есть атмосфера. На Европе этот ионизированный слой атмосферы образован либо радиацией Солнца, либо энергетическими частицами из магнитосферы Юпитера. Европа, как и все другие галилеевы спутники, погружена в эту магнитосферу. Заряженные частицы магнитосферы Юпитера ударяются с большой энергией о ледяную поверхность Европы, выбивая атомы из молекул воды с поверхности спутника. Максимальная плотность ионосферы составляет 10 000 электронов на см 3, что значительно ниже, чем средняя плотность от 20 000 до 250 000 в ионосфере Юпитера. Это указывает на то, что ионосфера Европы очень разреженная, тем не менее для ученых этого достаточно, чтобы подтвердить присутствие атмосферы на Европе.
     Эти новые данные Галилео подтвердили наблюдения Хаббловского телескопа о наличии эмиссии кислорода на Европе. В 1995 году астрономы, используя Хаббловский телескоп, обнаружили присутствие чрезвычайно разреженной атмосферы молекулярного кислорода на Европе. Кроме Земли известны только 2 объекта солнечной системы, а именно, планеты Марс и Венера, которые имеют молекулярный кислород в атмосфере. Кислородная атмосфера Европы так разрежена, что давление на поверхности составляет одну стомиллиардную часть от земного. Удивительно, что Хаббловский телескоп смог обнаружить такой чрезвычайно разреженный газ на таком далеком расстоянии.
     Ученые предварительно предсказывали, что Европа может иметь атмосферу, содержащую кислород. Однако в отличие от Земли, где организмы генерируют и поддерживают содержание кислорода в атмосфере на уровне 21 %, на Европе кислород образуется небиологическими процессами. Ледяная поверхность Европы подвергается воздействию солнечного света и бомбардируется пылью и заряженными частицами интенсивного магнитного поля Юпитера. Комбинируясь, эти процессы заставляют замерзший водяной лед на поверхности испаряться, как и газовые фрагменты молекул воды. После образования газовых молекул они проходят ряд химических реакций, в результате которых появляется молекулярный водород и кислород. Относительно легкий водород улетучивается в пространство, а тяжелые молекулы кислорода аккумулируются, образуя атмосферу, протянувшуюся на 200 км над поверхностью. Газ медленно улетучивается в пространство и должен постоянно пополняться.
      До недавнего времени среди всех открытых естественных спутников планет были известны только 3 спутника, имеющие атмосферы. Это Ио с атмосферой, состоящей из диоксида серы, а также Титан и Тритон с азотно-метановыми атмосферами. Атмосфера Ио была обнаружена в 1973 году. Эта необычная атмосфера образована диоксидом серы, выбрасываемым из вулканов. Ионосфера Ио простирается на значительное расстояние от поверхности спутника. Как уже сказано, на Европе обнаружена атмосфера, содержащая молекулярный кислород. В настоящее время ученые изучают Ганимед и Каллисто на предмет присутствия у них атмосферы и ионосферы. Сильно разреженная атмосфера уже обнаружена на Каллисто.

Орбита, теория движения

     Орбита Европы является резонансной из-за соизмеримости средних движений Ио, Европы и Ганимеда в соотношении 1 : 2 : 4. Основные параметры ее орбиты представлены в таблице:

     В настоящее время наилучшей теорией движения галилеевых спутников Юпитера является теория Лиске [1-3]. Наиболее полную картину движения галилеевых спутников представил Феррас-Мелло в монографии "Динамика галилеевых спутников Юпитера" [4]. Используя классический метод возмущений, он получил все основные неравенства в их движении. С количественной точки зрения самыми интересными элементами являются константы интегрирования и главные неравенства в движении спутников. Всего теория их движения содержит более тридцати физических параметров и констант интегрирования, которые должны быть определены из наблюдений. Это элементы орбит всех четырех спутников, два параметра движения полюса Юпитера и несколько физических параметров, характеризующих возмущающие силы. Подробнее Динамика галилеевых спутников. Вычисление эфемерид для наблюдений спутника на любой момент можно провести на сайте Бюро долгот (Париж).

  Вращение

     Европа, также как и все галилеевы спутники, находится в синхронном вращении с Юпитером, т.е.период обращения вокруг Юпитера совпадает с периодом вращения спутника вокруг оси. Рекомендуемые величины для направления на северный полюс вращения и первый меридиан спутников Юпитера ( 1994, IAUWG ) [5].
     Прямое восхождение и склонение являются стандартными экваториальными координатами на экваторе J2000 на эпоху J2000.
     Координаты северного полюса неизменной плоскости
= 273°.85, = 66°.99.
Т - интервал в юлианских столетиях (по 36525 дней) от стандартной эпохи,
d - интервал в днях от стандартной эпохи,
Стандартная эпоха 1.5 января 2000, т.е. 2451545.0 TDB

где
 J4 = 355.°80 + 1191.°3 T ,
 J5 = 119.°90 + 262.°1 T  ,
 J6 = 229.°80 + 64.°3 T  ,
 J7 = 352.°25 + 2382.°6 T  ,
 J8 = 113.°35 + 6070.°0 T .

Примечание:
а. 182° меридиан определяется кратером Килик.

Литература:

1. Lieske, J.H. 1977, Theory of Motion of Jupiter's galilean Satellites, Astron. Astrophys. 56, 333.
2. Lieske, J.H. 1980, Improved Ephemerides of the Galilean Satellites, Astron. Astrophys. 82, 340
3. Arlot, J.-E. 1982, New constants for Sampson-Lieske theory, Astron. Astrophys. 107, 305.
4. Ferraz-Mello S. 1979. Dynamics of GalileanSatellites. Univ. Sao Paulo.
5. M.E.Davies, V.K.Abalakin et al., Report of the IAU / IAG / COSPAR Workihg Group on cartographic coordinates and rotational elements of the planets and satellites: 1994.
   Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 1996, 63, p. 127-148.

Автор: Уральская В.С.
e-mail: ural@sai.msu.ru