Международная группа учёных подвела итоги самого масштабного радарного исследования спутника Юпитера Европа, длившегося более 13 лет.
Используя уникальную комбинацию наземных обсерваторий, включая Радарную систему Голдстоун и радиотелескоп Грин-Бэнк, исследователи в период с 2011 по 2024 год многократно «облучали» ледяную поверхность спутника радиоволнами длиной 3,5 сантиметра и фиксировали отраженные сигналы.
Главной неожиданностью стало то, что Европа отражает радиоволны с аномально высокой интенсивностью, превосходящей показатели большинства известных планет и астероидов.
Анализ сигналов показал, что возвращаемая волна сохраняет ту же круговую поляризацию, которая была отправлена. Этот феномен, по мнению учёных, указывает на многократное рассеяние внутри чрезвычайно чистого и пористого льда.
Эффект когерентного обратного рассеяния и бистатический метод
Исследователи объясняют эту аномалию эффектом когерентного обратного рассеяния. Суть его в том, что радиоволна, проникая в ледяную кору, многократно отражается от внутренних неоднородностей и, словно в лабиринте, возвращается обратно, значительно усиливая итоговый сигнал. Это напрямую говорит о том, что ледяная толща Европы отличается высокой прозрачностью и обладает сложной внутренней архитектурой, способной эффективно переизлучать волны.
Ключом к разгадке стала так называемая бистатическая схема наблюдений, впервые применённая в таком масштабе. Передача сигнала велась с одного комплекса (Голдстоун), а приём осуществлялся сразу двумя независимыми наземными системами. Этот трюк позволил измерить, как меняется отражение при изменении угла между передатчиком, спутником и приёмником. Результат был поразителен: яркость отражённого сигнала оставалась практически неизменной даже при значительном изменении угла наблюдения, что накладывает строгие ограничения на модели внутренней структуры льда.
Полученные данные позволили учёным впервые точно вычислить глубину, на которую радиоволны способны проникнуть в ледяной слой, и оценить его радиопрозрачность. Эти параметры напрямую влияют на то, как будут интерпретироваться данные будущих миссий.
Сравнение с прошлым и планы на будущее
Важно отметить, что результаты нынешнего исследования полностью совпали с данными наблюдений конца 1980-х и начала 1990-х годов. Это доказывает, что радарные свойства ледяной коры Европы остаются стабильными на протяжении десятилетий.
В ходе обработки сигналов исследователи также заметили потенциальную асимметрию между ведущим и ведомым полушариями Европы. Одно из них, возможно, отражает радиоволны немного ярче в определённой поляризации. Однако статистическая погрешность пока не позволяет сделать однозначный вывод. Если гипотеза подтвердится, это будет означать, что мощный поток заряженных частиц из магнитосферы Юпитера по-разному воздействует на структуру льда и микрорельеф разных сторон спутника.
Полученные выводы имеют колоссальное значение для будущих космических миссий, в частности для аппарата НАСА «Исследователь Европы» (Europa Clipper), который сможет изучать спутник прямо с орбиты. Учёные подчёркивают, что постоянная модернизация радарных комплексов, включая радиотелескоп Грин-Бэнк, в ближайшие годы позволит ещё точнее заглянуть под ледяной панцирь этого загадочного мира. Исследование было представлено на 248-й встрече Американского астрономического общества и вызвало широкий резонанс.
