JWST обнаружил на Европе свежий теплый лед
Владислава Ананьева
Хорошо известно, что поверхность Европы сложена водяным льдом с примесью гидратированных солей и органических веществ. Под действием потоков энергичных заряженных частиц из магнитосферы Юпитера кристаллическая структура верхнего слоя ледяных гранул разрушается, и лед становится аморфным. Толщина слоя аморфного льда на поверхности Европы оценивается в ~10 мкм. Это приводит к характерному виду инфракрасных спектров спутника: полосы водяного льда вблизи 1.5, 1.65 и 2 мкм в нем видны, а полосы вблизи 3.1 и 3.6 мкм не видны. Такая особенность вызвана тем, что для квантов инфракрасного диапазона с длиной волны меньше 2.5 мкм лед относительно прозрачен, и излучение приходит с глубины 100-500 мкм, где лед кристаллический. Но для квантов с длиной волны больше 2.5 мкм лед непрозрачен, и излучение приходит с глубины ~1 мкм, где лед аморфный. Разрушение кристаллической решетки верхнего слоя льда в условиях Европы происходит за ~15 суток (точнее, за 3.5-41 суток в зависимости от расположения). Таким образом, наличие в спектре Европы четкой полосы вблизи 3.1 мкм говорит о совсем недавнем обновлении поверхности.
8 апреля 2025 года в Архиве электронных препринтов вышла статья, посвященная наблюдениям Европы с помощью инфракрасного космического телескопа им. Джеймса Вебба (JWST). 23 ноября 2022 года JWST наблюдал Европу с помощью спектрографа NIRSpec в диапазоне 1.1-5.3 мкм. Диск спутника был разрешен, поперечник диска занял 10 пикселей. Координаты ближайшей точки составили 91-95° западной долготы, 2.7° северной широты, т.е. наблюдалось лидирующее полушарие Европы. Авторы сосредоточили свое внимание на трех больших областях – Тара (Tara Regio), Повис (Powys Regio) и богатых чистым льдом северных областях. Полученные спектры сравнивались с лабораторными спектрами кристаллического и аморфного водяного льда при температуре 120 К.
В области Тара и частично в области Повис была обнаружена четкая полоса при 3.1 мкм (пик Френеля) и 3.6 мкм, свидетельствующие о наличии на поверхности свежего кристаллического льда. Сдвиг и ширина полос соответствовали теплому льду с температурой 170-200 К и даже выше. Эти температуры существенно превышают 130 К – максимальную температуру, до которой может прогреться поверхность Европы под действием солнечных лучей. В спектрах северной области Европы, богатой льдом, полос 3.1 и 3.6 мкм не было, что говорит о наличии верхнего слоя аморфного льда, а форма других полос водяного льда соответствовала температуре 120 К.
