# Снег наоборот и океаны под льдом: как Антарктика помогает изучать спутники Юпитера Источник: https://www.youtube.com/watch?v=GzdiDxhky9k Канал: Event Horizon Опубликовано: 24.11.2022 --- В новом выпуске канала Event Horizon ведущий Джон Майкл Годье обсуждает с доктором Натали Вольфенбаргер (Natalie Wolfenbarger) секреты ледяного панциря Европы, спутника Юпитера. Исследования земной Антарктики и уникального процесса формирования «подводного снега» позволяют ученым строить гипотезы о составе внеземных океанов и обитаемости ледяных миров еще до того, как туда приземлится первый исследовательский аппарат. ## 🛰️ Миссия Europa Clipper и проблема соленого льда [[JUMP:01:32]] Натали Вольфенбаргер, геофизик и участница научной команды миссии NASA Europa Clipper, работает над тем, как интерпретировать данные будущего радара REASON [00:51]. Основная цель — понять, насколько соленой является ледяная оболочка Европы, так как это критически влияет на работу приборов. Радар с проникающей способностью (ice-penetrating radar) посылает энергию сквозь лед, чтобы определить, что находится под ним: жидкая вода или другие структуры [02:15]. Однако соли, содержащиеся в ледяном панцире, могут искажать или поглощать этот сигнал. По словам Вольфенбаргер, понимание процессов формирования льда на Земле помогает предсказать, сколько соли удерживается в структуре льда при его замерзании на других мирах, таких как Европа или Энцелад [02:30]. Ключевые факторы, влияющие на чистоту сигнала: * Температура и давление на границе раздела лед-океан [02:44]. * Процесс «отвержения» соли: при замерзании морской воды на Земле (около -2°C) часть солей вытесняется, но часть неизбежно оказывается запертой внутри [03:24]. * Скорость охлаждения: если объем воды замерзает в замкнутом пространстве, концентрация соли в оставшейся жидкости растет, что меняет физические свойства льда [03:51]. ## ❄️ «Подводный снег»: два способа рождения льда [[JUMP:04:18]] Вольфенбаргер описывает два принципиально разных механизма нарастания льда, которые ученые наблюдают в Антарктике и ожидают увидеть на Европе: 1. **Конжеляционный рост (Congelation growth):** Это направленное замерзание, похожее на то, как вода превращается в лед в лотке для кубиков в морозилке [04:43]. В морских условиях этот процесс формирует «каналы рассола» — вертикальные структуры, через которые соленая вода вытесняется из нарастающего льда. Натали упоминает документальный фильм BBC, где наглядно показаны так называемые «пальцы смерти» (brinicles), убивающие донных обитателей переохлажденным рассолом [04:55]. 2. **Фразильный лед (Frazil ice):** Это явление Вольфенбаргер называет «подводным снегом» [05:09]. В толще воды образуются крошечные кристаллы чистого льда, которые из-за своей плавучести устремляются вверх. Они скапливаются под основным ледяным панцирем, заполняя трещины и неровности рельефа. Этот «перевернутый снегопад» создает пористый, менее консолидированный слой льда, который постепенно уплотняется под давлением новых слоев [06:30]. Для радара REASON крайне важно различать эти типы льда, так как «чистый» фразильный лед будет гораздо прозрачнее для радиоволн, чем соленый конжеляционный лед. ## 🕳️ Ледяная летопись: можно ли обойтись без бурения? [[JUMP:07:08]] Джон Майкл Годье поднял вопрос о возможности изучения истории океана Европы через ледяные керны, по аналогии с тем, как ученые изучают климат Земли. Однако Вольфенбаргер отмечает серьезную техническую проблему: толщина льда Европы исчисляется километрами [07:49]. Чтобы получить репрезентативную историческую запись, пришлось бы пробурить огромную толщу, что пока невозможно. В качестве альтернативы обсуждается использование активной геологии спутника: * **Хаотические ландшафты (Chaos terrain):** Районы, где лед трескался и перемешивался, могут содержать вкрапления материала из глубин [08:28]. * **Инъекции рассола:** В местах разломов вода из океана может впрыскиваться ближе к поверхности и замерзать там [08:43]. Тем не менее, Натали предупреждает, что мы пока не знаем, насколько сильно эти процессы искажают химическую подпись океана. Вопрос о том, что должно быть приоритетом — миссия по возврату образцов с поверхности или попытка бурения, — остается открытым. Сама Вольфенбаргер признается, что в ней борются две личности: инженер, призывающий к осторожным постепенным шагам, и ученый, который «просто хочет увидеть, что там под льдом» [13:03]. ## 🦠 Жизнь в «пушистом» льду и энергетический бюджет [[JUMP:10:01]] Одной из самых захватывающих гипотез является возможность существования микробной жизни непосредственно в слоях фразильного («пушистого») льда. По мнению Вольфенбаргер, такие зоны могут быть более доступными для поиска биосигнатур, чем глубокий океан [10:15]. Проницаемый, пористый лед с включениями рассола может служить отличным убежищем для экстремофилов. В отношении более сложных форм жизни (ведущий в шутку упомянул «космических китов Европы») Натали проявляет научный скептицизм [13:30]. Она подчеркивает, что все упирается в доступный энергетический бюджет. Ученые уже работают над моделями, рассчитывающими, сколько энергии доступно для поддержания метаболизма, и это определит, стоит ли нам ждать встречи с изолированными микробами или чем-то более сложным [13:55]. ## 📏 Измерение толщины: радары против магнитометров [[JUMP:14:22]] Толщина ледяного панциря Европы остается предметом споров. Оценки варьируются от нескольких километров до 90 километров [14:36]. Для решения этой задачи миссия Europa Clipper использует комплексный подход: * **Радар REASON:** Может «пробить» лед на определенную глубину, но не факт, что достанет до дна, если лед слишком толстый или соленый [15:04]. * **Магнитометр:** Позволяет косвенно оценить толщину льда через взаимодействие с электропроводностью океана [15:16]. Комбинация данных от этих приборов поможет установить границы (upper/lower bounds) и понять, является ли оболочка тонкой или массивной [15:41]. Кроме того, обсуждается вопрос изменчивости толщины: некоторые модели предсказывают выравнивание льда за счет течения, другие — локальные истончения из-за нагрева океана или трещин [16:33]. ## 🚢 Экспедиция на ледник Туэйтса: земные тренировки [[JUMP:19:01]] Вольфенбаргер поделилась опытом работы в Антарктике в составе экспедиции, поддерживаемой Корейским институтом полярных исследований (KOPRI) на ледоколе *Araon* [19:40]. Исследования проводились в районе ледника Туэйтса, который часто называют «ледником Судного дня». Детали экспедиции: * Дорога до Антарктики заняла около двух недель [19:54]. * Транспортировка на ледник осуществлялась с помощью двух вертолетов с борта ледокола. * Команда жила в палаточном лагере прямо на льду, проводя геофизические съемки и устанавливая станции GPS [20:07]. Натали отметила, что погода в Антарктике часто оказывалась неожиданно теплой — около нуля градусов Цельсия, что затрудняло работу из-за таяния снега, сильных ветров и облачности [21:03]. Большую часть времени ученым приходилось просто ждать летной погоды. Завершая разговор об Антарктике, Вольфенбаргер с сожалением отметила, что ей не удалось увидеть легендарное звездное небо южного полюса, так как во время экспедиции стоял полярный день [21:44]. Лишь на обратном пути в Южном океане она смогла насладиться истинной темнотой и звездами, что напомнило ей о том, почему она выбрала путь изучения далеких миров [22:13].