Учёные из Southwest Research Institute (SwRI) провели лабораторные эксперименты, чтобы разгадать тайну происхождения замёрзшей перекиси водорода (H₂O₂) на ледяной луне Юпитера — Европе.
Их результаты, [опубликованы](https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/ade3d8) в июльском выпуске журнала Planetary Science Journal за 2025 год, могут помочь объяснить озадачивающие наблюдения, сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST).
Учёные, изучающие данные телескопа, заметили повышенные уровни перекиси водорода на Европе в неожиданных областях. Десятилетия лабораторных исследований предполагали, что более высокие концентрации перекиси водорода будут находиться в более холодных полярных регионах, но JWST показал обратное — самые высокие концентрации пероксида были в более тёплых экваториальных хаотичных ландшафтах, известных как Тара Регио.
Эта загадка вдохновила Берекета Мамо, аспиранта Университета Техаса в Сан-Антонио и сотрудника SwRI, на подачу предложения в NASA о проведении серии экспериментов для расследования тайны.
Он получил грант Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology для финансирования исследований в Центре лабораторной астрофизики и космических научных экспериментов (CLASSE) в SwRI.
Мамо и его коллеги отметили, что хаотичные ландшафты с повышенной перекисью водорода также показали повышенные уровни углекислого газа (CO₂). Учёные считают, что CO₂ может просачиваться через трещины в ледяной коре из предполагаемого подповерхностного жидкого океана.
«Мы смоделировали поверхностные условия Европы внутри вакуумной камеры, поместив туда водяной лёд, смешанный с CO₂, — сказал Мамо. — Затем мы облучили эту ледяную смесь энергетическими электронами, чтобы посмотреть, как изменится производство перекиси».
Эксперименты SwRI показали, что следовые количества CO₂ в водяном льду могут значительно усиливать производство перекиси водорода при температурах, характерных для поверхности Европы, что помогает объяснить новые наблюдения JWST.
Доктор Уджвал Раут, руководитель программы в отделе планетарных наук SwRI и советник Мамо, сказал, что ключевым фактором, определяющим их исследования, является оценка потенциальной обитаемости Европы. Наличие повышенной перекиси водорода в регионе, где есть свидетельства присутствия CO₂, хлорида натрия и других представляющих интерес веществ, вызывает интерес.
Согласно Рауту, это открытие намекает на химический цикл, в котором материалы, поднимающиеся на ледяную поверхность Европы из подповерхностного океана, облучаются, создавая химический потенциал в виде окислителей, таких как перекись водорода. Такие окислители могут возвращаться в океан в течение геологических временных масштабов, где они могут вступать в реакцию с восстановителями, поступающими со дна моря Европы, высвобождая химическую энергию, которая, возможно, способна поддерживать жизнь.
«Синтез окислителей, таких как перекись водорода, на поверхности Европы важен с точки зрения астробиологии», — сказал Ричард Картрайт из Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса и соавтор статьи. «Фактически, целая миссия NASA, Europa Clipper, сейчас находится на пути к системе Юпитера, чтобы исследовать ледяную луну и помочь нам понять обитаемость Европы».
«Наши эксперименты дают ключ к пониманию наблюдений JWST за Европой и служат прелюдией к предстоящим исследованиям с близкого расстояния, проводимым Europa Clipper и космическим кораблём ESA JUICE», — добавил Картрайт.
«Когда у вас есть источник углерода из недр, например, из внутреннего океана, такого как на Европе, и вы соединяете его с энергией, поступающей из магнитосферы, на поверхности образуются новые вещества, включая перекись водорода и другие органические соединения, которые хранят химическую энергию», — говорит доктор Бен Теолис, планетолог из SwRI и ещё один соавтор статьи.
«Химическая энергия важна, потому что она является необходимым компонентом для тёмных обитаемых океанских миров, где солнце не светит», — заключил Теолис.
Эти выводы дают правдоподобное объяснение озадачивающему распределению перекиси водорода на Европе. Они также имеют значение для понимания её существования на других ледяных телах, таких как луна Юпитера Ганимед и луна Плутона Харон, где она была обнаружена вместе с CO₂.
Предоставлено [Southwest Research Institute](https://phys.org/partners/southwest-research-institute/)