Евро́па (), или Юпитер II — шестой по отдалённости от планеты спутник Юпитера, наименьший из четырёх галилеевых спутников. Обнаружена в 1610 году Галилео Галилеем и, вероятно, Симоном Марием в то же самое время. На протяжении столетий за Европой велись всё более всесторонние наблюдения при помощи телескопов, а начиная с семидесятых годов двадцатого века — и пролетающих вблизи космических аппаратов.
По размерам немного уступает Луне, средний радиус Европы составляет 9/10 лунного. Европа состоит в основном из силикатных пород, а в центре содержит железное ядро. Поверхность состоит изо льда и является одной из самых гладких в Солнечной системе; на ней очень мало кратеров, но много трещин. Легко заметная молодость и гладкость поверхности привели к гипотезе, что под ней находится водяной океан, в котором не исключено наличие микроскопической жизни. Вероятно, океан не замерзает благодаря приливным силам, периодические изменения которых вызывают деформацию спутника и, как следствие, нагрев его недр. Это же служит причиной эндогенной геологической активности Европы, напоминающей тектонику плит. У спутника есть крайне разрежённая атмосфера, состоящая в основном из кислорода.
Интересные характеристики Европы, особенно возможность обнаружения внеземной жизни, привели к целому ряду предложений по исследованиям спутника. Миссия космического аппарата «Галилео», начавшаяся в 1989 году, предоставила большую часть современных данных о Европе. 14 апреля 2023 года состоялся запуск аппарата для изучения ледяных спутников Юпитера, Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE). 14 октября 2024 состоялся запуск автоматической межпланетной станции Europa Clipper (NASA), предназначенной для изучения Европы на предмет её обитаемости.
История открытия и наименования Наряду с тремя другими самыми большими спутниками Юпитера (Ио, Ганимедом и Каллисто), Европа была открыта Галилео Галилеем в январе 1610 года при помощи изобретённого им телескопа-рефрактора с 20-кратным увеличением.
Первое наблюдение спутника было совершено Галилеем в ночь с 7 на 8 января 1610 года в Падуанском университете, однако тогда он не смог отделить Европу от другого юпитерианского спутника — Ио — и принял их за единый объект, о чём сделал запись в своём дневнике, фрагмент которой позже был опубликован в «Stella Gazette». В день седьмого января настоящего, тысяча шестьсот десятого года в первый час следующей затем ночи, когда я наблюдал небесные светила при помощи зрительной трубы, то моему взору предстал Юпитер. Так как я уже приготовил превосходный инструмент, то я узнал, что Юпитеру сопутствуют три звездочки, хотя и небольшие, но однако очень яркие… Хотя я и думал, что они принадлежат к числу неподвижных, я всё-таки им удивился, так как они были расположены точно по прямой линии, параллельной эклиптике, и были более блестящими, чем другие такой же величины.
Ошибка была обнаружена Галилеем следующей ночью, с 8 января 1610 года (эту дату МАС и одобрил в качестве даты открытия Европы). Открытие Европы и других галилеевых спутников было объявлено Галилеем в работе «Sidereus Nuncius» в марте 1610 года, где он назвал их «планетами Медичи» (в честь своего покровителя) и обозначил римскими цифрами.
В своём издании «Mundus Jovialis», опубликованном в 1614 году, немецкий астроном Симон Марий утверждал, что наблюдал Ио и другие спутники Юпитера ещё в 1609 году, за одну неделю до открытия их Галилеем. Галилей выразил сомнения в подлинности этих утверждений и отклонил работу Мария как плагиат. Первое зарегистрированное наблюдение Мария датируется 29 декабря 1609 года по юлианскому календарю, что соответствует 8 января 1610 года по григорианскому календарю, которым пользовался Галилей.
Название «Европа» было дано Симоном Марием в 1614 году, а ещё ранее предложено Иоганном Кеплером. Спутник назван именем персонажа древнегреческой мифологии — дочери финикийского царя Тира, возлюбленной Зевса (Юпитера). Предположительно, с финикийского это имя переводится как «заход».
Однако имя «Европа», как и названия, предложенные Марием для других галилеевых спутников, практически не использовалось вплоть до середины XX века. Тогда оно стало общеупотребительным (хотя идею Кеплера и Мария называть спутники планет именами приближённых соответствующего бога астрономы поддержали ещё столетием ранее — после открытия нескольких спутников у Сатурна). В большой части ранней астрономической литературы эти спутники обозначались именем планеты с добавлением римской цифры (система, введённая Галилеем). В частности, Европа была известна как Юпитер II, или как «второй спутник Юпитера». С открытием в 1892 году Амальтеи, орбита которой находится ближе к Юпитеру, Европа стала третьим спутником, а в 1979 году КА «Вояджер» обнаружили ещё три внутренних спутника. Таким образом, по современным данным, Европа — шестой по расстоянию от Юпитера его спутник, хотя по традиции её продолжают называть «Юпитер II». Далее приведён отрывок текста, в котором Симон Марий обосновывает выбор названий:
Три девы были особенно отмечены, из-за тайных, успешно завершившихся ухаживаний со стороны Юпитера: Ио, дочь речного бога Инаха; Каллисто, дочь Ликаона; Европа, дочь Агенора… Я думаю, следовательно, что не ошибусь, если первый (спутник) я назову Ио, второй — Европой… При этом далее в тексте Марий указывает, что эти имена были предложены ему Кеплером в октябре 1613 года.
Более чем полвека спустя в 1676 году Европа наряду с другими галилеевыми спутниками, сама стала предметом значимого для науки тех лет открытия. Наблюдая за тем, как Европа и другие галилеевы спутники время от времени исчезают из виду, проходя за диском Юпитера, датский астроном Оле Рёмер установил, что в течение года промежутки между такими затмениями различны по времени. Первоначально выдвигалась гипотеза о том, что скорость вращения спутников по орбите меняется с определённой периодичностью, но Рёмер, понимавший всю абсурдность подобного суждения, решил найти другое объяснение, связав это с природой света. Если бы свет распространялся с бесконечной скоростью, то на Земле затмения в системе спутников наблюдались бы через равные интервалы времени. В таком случае, приближение и удаление Юпитера от Земли не имело бы никакого значения. Отсюда Рёмер сделал вывод, что свет распространяется с конечной скоростью. Тогда затмения должны наблюдаться спустя некоторое время после их наступления. Стало понятно, что это время напрямую зависит от скорости света и расстояния до Юпитера. Рёмер использовал эти данные и дал первую оценку скорости света, получив значение в 225 тыс. км/с, отличную от современной — примерно 300 тыс. км/с.
Орбита и вращение
Европа обращается вокруг Юпитера по орбите радиусом 670 900 км, делая полный оборот за 3,551 земных суток. Орбита спутника почти круговая (эксцентриситет равен всего 0,009) и слабо наклонена к плоскости экватора планеты (на 0,466°). Как и все галилеевы спутники, Европа всегда повёрнута к Юпитеру одной и той же стороной (находится в приливном захвате). В центре этой стороны Юпитер всегда находится прямо над головой наблюдателя. Через эту точку проведён нулевой меридиан Европы.
Однако некоторые данные указывают на то, что приливный захват спутника неполон и его вращение немного асинхронно: Европа вращается быстрее, чем обращается вокруг планеты, или, по крайней мере, так было в прошлом. Это говорит об асимметричном распределении массы в её недрах и о том, что ледяная кора отделена от каменной мантии слоем жидкости.
Хотя эксцентриситет орбиты Европы невелик, он даёт начало её геологической активности. Когда Европа приближается к Юпитеру, их приливное взаимодействие усиливается, и спутник слегка вытягивается вдоль направления на планету. Спустя половину периода обращения Европа отдаляется от Юпитера и приливные силы слабеют, позволяя ей вновь стать более круглой. Кроме того, из-за эксцентричности орбиты Европы её приливные горбы периодически смещаются по долготе, а из-за наклона оси её вращения — по широте. Величина приливных деформаций, согласно расчётам, лежит в пределах от 1 м (если спутник полностью твёрдый) до 30 м (если под корой есть океан). Эти регулярные деформации способствуют перемешиванию и нагреву недр Европы. Тепло стимулирует подземные геологические процессы и, вероятно, позволяет подповерхностному океану оставаться жидким. Первоисточник энергии для этого процесса — вращение Юпитера вокруг своей оси. Его энергия превращается в энергию орбитального движения Ио посредством приливов, вызываемых этим спутником на Юпитере, а далее передаётся Европе и Ганимеду при помощи орбитальных резонансов — их периоды обращения относятся как 1:2:4. Если бы не взаимодействие Европы с другими спутниками, её орбита со временем стала бы круглой из-за диссипации приливной энергии, и нагрев недр прекратился бы.
Физические характеристики
По размеру Европа немногим меньше Луны. Имея диаметр 3122 км, она занимает шестое место по величине среди спутников и пятнадцатое — среди всех объектов Солнечной системы. Это самый маленький из галилеевых спутников. Её средняя плотность — 3,013 г/см3 — указывает на то, что она состоит в основном из силикатных пород и, таким образом, схожа по составу с планетами земной группы.
Происхождение и эволюция По-видимому, Европа (как и другие галилеевы спутники) сформировалась из газопылевого диска, окружавшего Юпитер. Этим объясняется то, что орбиты этих спутников близки к окружностям, радиусы орбит регулярно увеличиваются, все плоскости орбит спутников расположены примерно в плоскости экватора Юпитера и их обращение вокруг планеты совпадает по направлению с вращением Юпитера вокруг своей оси. На ранних стадиях эволюции, родительский аккреционный диск вокруг формирующегося прото-Юпитера на удалении от него образовывал неоднородности, которые становились зародышами его будущих спутников и забирали часть вещества диска на своё формирование в процессе гидродинамического коллапса. Последующее гравитационное взаимодействие протоспутников молодого Юпитера между собой привело к образованию современных галилеевых спутников на их современных орбитах. Потому как внутренняя часть диска была теплее внешней, то внутренние спутники Ио и Европа содержат меньше воды и других летучих веществ по сравнению с внешними крупными спутниками.
Если газовый диск был достаточно горячим, то твёрдые частицы из перенасыщенного пара при достижении размеров около 1 см могли довольно быстро оседать к средней плоскости диска. Затем, благодаря механизму гравитационной неустойчивости Голдрайха — Уорда, из тонкого слоя сконденсированного твёрдого вещества в газовом диске начинают образовываться тела размерами в несколько километров. Вероятно, из-за ситуации, подобной картине формирования планет в Солнечной туманности, формирование спутников Юпитера произошло сравнительно быстро.
Так как Европа содержит меньше льда, чем остальные крупные спутники Юпитера (кроме Ио), то она была сформирована в эпоху, когда завершилась конденсация льда в вещество спутников. Рассмотрим две крайние модели завершения конденсации льда. В первой модели (аналогичной модели Поллака и Рейнольдса) предполагается, что температура недавно образованной частицы определена балансом между энергией, поглощаемой ею от Солнца, и энергией, излучаемой ею в пространство, и не берётся в расчёт прозрачность диска в ближней инфракрасной области. Во второй модели предполагается, что температура определяется конвективным переносом энергии в пределах диска, а также берётся в расчёт, что диск непрозрачен. Согласно первой модели, конденсация льда завершилась примерно 1—2 млн лет после формирования Юпитера, а для второй модели этот период составил 0,1—0,3 млн лет (в расчёт берётся температура конденсации около 240 К).