Возможные результаты спектроскопии одного из водяных «плюмов» на Европе, который предположительно состоит из смеси горячего водяного пара и органики. Это пример данных, которые может вернуть телескоп им. Джеймса Уэбба

В октябре 2018 года планируется вывести на орбиту инфракрасную обсерваторию нового поколения — космический телескоп имени Джеймса Уэбба. Эта станция с зеркалом диаметром 6,5 метра и тепловым экраном размером с теннисный корт должна стать преемником нынешнего самого мощного телескопа «Хаббл» (диаметр зеркала 2,4 м). Ни один земной телескоп не сможет сравниться по своим возможностям с «Джеймсом Уэббом».

Целями международного проекта станут поиск экзопланет (со спектральными линиями экзопланет и их спутниками), обнаружение первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва в эпоху Реионизации, и другие цели. В июне 2017 года НАСА опубликовала список из 2100 первых целей для наблюдений.

Список включает в себя:

• Крупные астероиды
• Троянские астероиды
• Околоземные объекты
• Юпитер
• Сатурн
• Уран
• Нептун
• Европу и Энцелад
• Титан
• Комету 260P и ещё не открытую комету
• Объекты пояса Койпера и транснептуновые объекты
• Экзопланеты
• Коричневые карлики
• Протозвёзды, протозвёздные диски и молодые звёздные объекты
• Остаточные диски и районы фотодиссоциации
• Звёздные кластеры, зоны звездообразования, планетарные туманности и галактические транзиенты
• Избранные галактики
• Кластеры галактик
• Квазары с высоким красным смещением и внутренняя структура галактик
• Конкретные участки галактик (deep fields)

Как видим, спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад входят в список приоритетных целей для изучения телескопом им. Джеймса Уэбба. Сейчас НАСА раскрыло в деталях, как инфракрасная станция будет выполнять спектроскопию этих двух уникальных водяных миров в нашей Солнечной системе.

На художественном рендере внизу показано, как примерно может выглядеть Энцелад в разрезе — и откуда берутся те выбросы пара из-под льда (плюмы), которые мы наблюдаем в телескопы. Под внешней ледяной коркой толщиной 5 км скрывается массивный водяной океан глубиной 65 км, а гидротермальные процессы на дне этого океана порождают выбросы с поверхности, которые пробивают ледяную кору. Инфракрасный спектрометр «Джеймса Уэбба» подробно изучит химический состав этих выбросов на Энцеладе и Европе.



Предыдущие научные миссии по изучению Энцелада автоматической межпланетной станцией «Кассини-Гюгенс» и аппаратом «Галилео», а также телескопом «Хаббл» собрали свидетельства, что эти выбросы на Энцеладе и Европе могут состоять из водяного пара и простых органических молекул, а их причиной являются геологические процессы, которые разогревают огромные водяные океаны под ледяной поверхностью. Учёные НАСА считают, что обнаруженные химические сигнатуры могут представлять интерес с точки зрения астробиологии, то есть с точки зрения изучения космической жизни.

Экспериментом руководит Геронимо Вильянуэва из Центра космических полётов Годдарда. Его группа намерена направить камеру ближнего инфракрасного диапазона NIRCam для съёмки поверхности Европы в высоком разрешении. Туда, где обнаружат район высокой геологической активности с выбросами водяного пара, направят спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec и прибор среднего инфракрасного диапазона MIRI для тщательного спектрографического изучения выбросов. «Джеймс Уэбб» точно ответит на вопрос, какова их температура и химический состав. Действительно ли это горячий водяной пар с примесью органики, как предполагают учёные.


Энцелад в десять раз меньше Европы, поэтому съёмка его поверхности с высоким разрешением, к сожалению, невозможна. Тем не менее, спектрограф всё равно сможет провести химический анализ водяных выбросов и поверхности спутника. Бoльшая часть его поверхности уже нанесена на карту аппаратом «Кассини», который потратил 13 лет на изучение Сатурна и его спутников.


Энцелад

NIRSpec может обнаружить органические сигнатуры, такие как метан, метанол и этан — и подтвердить, что выбросы действительно насыщены органикой. Это может быть свидетельством либо существования микробиологической жизни в океанах спутников, либо свидетельством естественных геологических процессов. Впоследствии эти данные пригодятся космическому аппарату Europa Clipper, который подлетит прямо к Европе и выяснит, действительно ли спутник обитаем.