Kreditna slika: NASA
Dokazi kažejo, da ima Evropa, ena luna Jupitra, ocean vode, ki ga prekriva list ledu. Znanstveniki zdaj ugibajo, kako debel je ta led, in sicer z merjenjem velikosti in globine 65 udarnih kraterjev na mesečevo površino - od tega, kar lahko povedo, je to 19 km. Debelina ledu Evrope bo vplivala na možnost, da bi tam našli življenje: preveč debela in sončna svetloba bo imela težave s fotosintetskimi organizmi.
Podrobno kartiranje in meritve udarnih kraterjev na velikih ledenih satelitih Jupitra, o katerih so poročali 23. maja 2002, številka revije Nature, razkrivajo, da je lahko evropska plavajoča ledena lupina debela vsaj 19 kilometrov. Te meritve osebnega znanstvenika in geologa dr. Paula Schenka z inštituta Lunar in planetarnega inštituta v Houstonu kažejo, da bodo morali znanstveniki in inženirji razviti nova in pametna sredstva za iskanje življenja na zamrznjenem svetu s toplo notranjostjo.
Velika razprava o pizzi v Evropi: "Tanka skorja ali debela skorja?"
Geološki in geofizični dokazi Galileja podpirajo idejo, da pod ledeno površino Evrope obstaja tekoči vodni ocean. Razprava se zdaj osredotoča na to, kako debela je ta ledena lupina. Ocean bi se lahko stopil skozi tanko ledeno lupino, ki je bila le nekaj kilometrov debela in bi izpostavila vodo in karkoli plavalo v njej sončni svetlobi (in sevanju). Tanka ledena lupina bi se lahko stopila skozi, izpostavljala ocean na površje in omogočila enostaven dostop fotosintetskih organizmov do sončne svetlobe. Debela ledena lupina, dolga več deset kilometrov, se verjetno ne bi stopila skozi.
Zakaj je pomembna debelina ledene lupine Evrope?
Debelina je posredno merilo, koliko plimovanja ogreva Europa. Ogrevanje plimovanja je pomembno za določitev količine tekoče vode na Evropi in ali je na morskem dnu Evrope vulkanstvo, vendar ga je treba izvesti; tega ni mogoče izmeriti. Nova ocena debeline 19 kilometrov je skladna z nekaterimi modeli za ogrevanje plimovanja, vendar zahteva veliko dodatnih študij.
Debelina je pomembna, ker nadzoruje, kako in kje se lahko biološko pomemben material v evropskem oceanu premakne na površje ali nazaj do oceana. Sončna svetloba ne more prodreti več kot nekaj metrov v ledeno lupino, zato fotosintetski organizmi za preživetje potrebujejo enostaven dostop do površine Evrope. Več o tej temi kasneje.
Debelina bo na koncu tudi določila, kako lahko raziskujemo ocean Evrope in iščemo dokaze o kakršni koli življenjski ali organski kemiji na Evropi. Ne moremo vrtati ali vzorčiti oceana neposredno skozi tako gosto skorjo in moramo razviti pametne načine iskanja oceanskega materiala, ki je bil morda izpostavljen na površju.
Kako ocenimo debelino Ledene lupine Europa?
Ta študija udarnih kraterjev na velikih ledenih galilejskih satelitih v Evropi temelji na primerjavi topografije in morfologije udarnega kraterja na Evropi s tistimi na sestrskih ledenih satelitih Ganymede in Callisto. Dr. Schenk je s stereo in topografsko analizo slik, pridobljenih z vesoljskimi ladjami NASA Voyager in Galileo, meril več kot 240 kraterjev, od tega 65 na Evropi. Galileo trenutno kroži proti Jupitru in se napoti proti svojemu končnemu padcu v Jupiter konec leta 2003. Čeprav imata Ganymede in Callisto notri tekoče vodne oceane, je tudi po njih sklep, da sta precej globoka (približno 100-200 kilometrov). To pomeni, da oceani ne bodo vplivali na večino kraterjev in jih je mogoče uporabiti za primerjavo z Evropo, kjer je globina do oceana negotova, vendar bo verjetno veliko plitvejša.
Ocena debeline ledene lupine Europa temelji na dveh ključnih opazovanjih. Prva je, da se oblike evropskih večjih kraterjev bistveno razlikujejo od kraterjev podobnih velikosti na Ganymedeju in Callisti. Meritve dr. Schenka kažejo, da se kraterji, večji od 8 kilometrov, bistveno razlikujejo od merilcev na Ganymedeju ali Callisti. To je posledica topline spodnjega dela ledene lupine. Moč ledu je zelo občutljiva na temperaturo, topel led pa je mehak in teče precej hitro (pomislite na ledenike).
Drugo opazovanje je, da se morfologija in oblika kraterjev na Evropi močno spreminjata, saj premer kraterja presega približno 30 kilometrov. Kraterji manjši od 30 kilometrov so globoki nekaj sto metrov in imajo prepoznavna platišča in osrednje dvige (to so standardne značilnosti udarnih kraterjev). Pwyll, krater čez 27 kilometrov, je eden največjih teh kraterjev.
Kraterji na Evropi, daljši od 30 kilometrov, nimajo platišč ali dvigov in imajo zanemarljiv topografski izraz. Bolj jih obkrožajo množice koncentričnih korit in grebenov. Te spremembe v morfologiji in topografiji kažejo na temeljito spremembo lastnosti ledene skorje Evrope. Najbolj logična sprememba je iz trdne v tekočo. Koncentrični obroči v velikih kraterjih Europan so verjetno posledica grosističnega zloma tal kraterja. Ko se prvotno globoka luknja kraterja sesuje, material, ki leži pod ledeno skorjo, vdre v zapolnitev praznine. Ta vlečni material vleče na prekrivajočo se skorjo, jo lomi in tvori opažene koncentrične obroče.
Od kod prihaja vrednost 19 do 25 kilometrov?
Kraterji z večjimi udarci prodrejo globlje v skorjo planeta in so občutljivi na lastnosti v teh globinah. Europa ni izjema. Ključno je korenita sprememba morfologije in oblike premera kraterja na približno 30 kilometrov. Če ga želite uporabiti, moramo oceniti, kako velik je bil prvotni krater in kako plitva mora biti tekoča plast, preden lahko vpliva na končno obliko udarnega kraterja. To izhaja iz numeričnih izračunov in laboratorijskih eksperimentov mehanike udarcev. Ta? Krater modela kolapsa? se nato uporabi za pretvorbo opazovanega prečnega premera v debelino plasti. Tako kraterji, široki 30 kilometrov, zaznavajo ali zaznajo plasti, globoke 19-25 kilometrov.
Kako zanesljive so ocene Evrope o debelini ledene lupine?
Nekaj negotovosti glede natančne debeline pri teh tehnikah je nekaj. To je večinoma posledica negotovosti v podrobnostih mehanike udarnih kraterjev, ki jih je v laboratoriju zelo težko podvajati. Verjetno je negotovost med 10 in 20%, zato smo lahko prepričani, da Europa ledena lupina ni debela nekaj kilometrov.
Je bila lahko v preteklosti ledena lupina tanjša?
V topografiji kraterja obstajajo dokazi, da se je debelina ledu na Ganymedu sčasoma spreminjala in enako bi lahko bilo tudi za Evropo. Ocena debeline ledene lupine od 19 do 25 kilometrov je pomembna za ledeno površino, ki jo zdaj vidimo v Evropi. Ocenjujejo, da je ta površina približno 30 do 50 milijonov let. Večina površinskih materialov, starejših od tega, je bila uničena zaradi tektonizma in ponovne obdelave. Ta starejša ledena skorja bi bila lahko tanjša kot današnja skorja, vendar je trenutno ne vemo.
Bi lahko na ledeni lupini v Evropi tanke pege?
Krateri, ki jih je preučeval dr. Schenk, so bili razpršeni po Evropi. To kaže, da je ledena lupina povsod debela. Lahko bi obstajala lokalna območja, kjer je lupina tanka zaradi večjega pretoka toplote. Toda led na dnu školjke je zelo topel in kot vidimo na ledenikih tukaj na Zemlji, topel led teče dokaj hitro. Kot rezultat, kakršne koli "luknje"? v Europa's ledeni lupini se bo hitro napolnil s tekočim ledom.
Ali debela ledena lupina pomeni, da na Evropi ni življenja?
Ne! Glede na to, kako malo vemo o izvoru življenja in pogojih v Evropi, je življenje še vedno verjetno. Verjetna prisotnost vode pod ledom je ena ključnih sestavin. Zaradi debele ledene lupine je fotosinteza pri Evropi zelo malo verjetna. Organizmi ne bi imeli hitrega ali enostavnega dostopa do površine. Če lahko organizmi v Evropi preživijo brez sončne svetlobe, je debelina lupine le sekundarnega pomena. Konec koncev organizmi na dnu zemeljskega oceana precej dobro delujejo brez sončne svetlobe in preživijo na kemični energiji. To bi lahko veljalo za Evropo, če bi v tem okolju sploh lahko nastali živi organizmi.
Tudi takrat bi lahko bila evropska ledena lupina v daljni preteklosti precej tanjša ali pa je morda v nekem trenutku ni bilo in je bil ocean vesolje izpostavljen. Če bi bilo to res, bi se lahko razvili različni organizmi, odvisno od kemije in časa. Če bi ocean začel zamrzovati, bi se preživeli organizmi lahko razvili v tisto okolje, ki jim je omogočilo preživetje, na primer vulkane na oceanskem dnu (če vulkani sploh nastanejo).
Ali lahko v Evropi raziskujemo, če je ledena lupina debela?
Če je skorja res tako debela, bi bilo vrtanje ali taljenje po ledu s privezanimi roboti nepraktično! Kljub temu pa lahko iščemo organsko kemijo oceana ali življenje na drugih lokacijah. Izziv nam bo izdelati pametno strategijo za raziskovanje Evrope, ki ne bo onesnažila tistega, kar še vedno najdemo. Možnost debele ledene lupine omejuje število verjetnih krajev, kjer bi lahko našli izpostavljeno oceansko snov. Najverjetneje bo treba oceanski material vstaviti kot majhne mehurčke ali žepe ali kot plasti znotraj ledu, ki so ga na površje pripeljali z drugimi geološkimi sredstvi. To lahko storijo trije geološki procesi:
1. Kraterji udarcev izkopljejo material iz drobcev iz globine in ga izvlečejo na površino, kjer ga lahko poberemo (pred 50 leti smo lahko na robovih meteornega kraterja v Arizoni pobrali fragmente železnega meteorita, vendar jih je večina do zdaj že bila najdena ). Na žalost je največji znani krater na Evropi, Tire, izkopan material le 3 kilometre globoko, premalo globoko, da bi se lahko približal oceanu (zaradi geometrije in mehanike kraterji izkopavajo zgornji del kraterja, ne spodnjega). Če bi žep ali plast oceanskega materiala zamrznil v skorji na majhni globini, bi ga lahko vzorec udaril s kraterjem. Dejansko ima tla Tire barvo, ki je nekoliko bolj oranžna od prvotne skorje. Vendar je približno polovico Evrope dobro videl Galileo, zato je na slabo vidni strani morda prisoten večji krater. Da bomo to ugotovili, se bomo morali vrniti.
2. Obstajajo trdni dokazi, da je Europa ledena lupina nekoliko nestabilna in se (ali) konvetira. To pomeni, da se klobuki iz globokega materiala iz skorje dvigajo navzgor proti površini, kjer so včasih izpostavljeni kot kupole široke nekaj kilometrov (pomislite na Lava Lamp, le da so drobtine mehke trdne snovi, kot je Silly Putty). Vsak ocean oceana, ki je vtisnjen v spodnjo skorjo, je lahko nato izpostavljen površini. Ta proces bi lahko trajal tisoče let, izpostavljenost Jupitrovemu smrtonosnemu sevanju pa bi bilo najmanj neprijazno! Lahko pa bi vsaj raziskali in vzorčili, kaj nam še ostane.
3. Ponovno postavljanje širših površin Evrope, kjer se je ledena lupina dobesedno raztrgala in razšla. Ta območja niso prazna, ampak so bila napolnjena z novim materialom od spodaj. Zdi se, da ta območja niso preplavili oceanski materiali, temveč mehko topel led z dna skorje. Kljub temu je zelo verjetno, da bi v tem novem materialu o skorji lahko našli oceanski material.
Naše razumevanje površine in zgodovine Evrope je še vedno zelo omejeno. Lahko bi se pojavili neznani procesi, ki bi na površje pripeljali oceanske materiale, toda povedala bo le vrnitev v Evropo.
Kaj naprej za Evropo?
Z nedavno preklicem predlaganega Europa Orbiterja zaradi prekoračitve stroškov je pravi čas, da ponovno preučimo našo strategijo za raziskovanje evropskega oceana. Privezane podmornice in sonde za globoko vrtanje so v tako globoki skorji precej nepraktične, kljub temu pa bi bili lahko zelo pomembni površinski zemljanci. Preden pošljemo zemljo na površino, bi morali poslati na izvidniško misijo bodisi na orbito Jupiter bodisi v Evropo, da bi poiskali izpostavljenost oceanskega materiala in tankih lis v skorji ter našli najboljše kraje za pristanek. Takšna misija bi izkoristila izjemno izboljšane zmogljivosti infrardečega preslikavanja za identifikacijo mineralov (navsezadnje so instrumenti Galileo stari skoraj 25 let). Za topografsko preslikavo bi uporabili stereo in laserske instrumente. Skupaj z gravitacijskimi študijami bi te podatke lahko uporabili za iskanje relativno tankih območij ledene skorje. Končno je Galileo opazoval manj kot polovico Evrope pri ločljivostih, ki so bile dovolj za kartiranje, vključno z udarnimi kraterji. Na primer, kraterji na tej slabo vidni polobli bi lahko nakazovali, ali je bila Evropa v preteklosti ledena lupina tanjša.
Lander za Evropo?
Zemljišče s seizmometrom bi lahko prisluhnilo evroperesom, ki jih ustvarjajo dnevne sile plimovanja, ki sta jih izvajala Jupiter in Io. Seizmični valovi se lahko uporabljajo za natančno preslikavo globine na dno ledene lupine in morda tudi na dno oceana. Na krovu bodo kemični analizatorji iskali organske molekule ali druge biološke sledilce in potencialno določili oceansko kemijo, ki je eden temeljnih kazalcev možnosti Evrope kot "naseljenih"? planet. Takšen odlagalec bi verjetno moral vrtati nekaj metrov, da bi prišel skozi območje škode zaradi sevanja na površini. Šele potem, ko se te misije lotijo, lahko začnemo resnično raziskovanje te mučne lune v velikosti planeta. Če parafraziram Montyja Pythona, "še ni mrtev!"
Izvirni vir: USRA News Release
