Księżyc Jowisza, Europa, może zawierać wystarczającą ilość ciepła wewnętrznego, aby napędzać wulkany dna morskiego

Interior of Jupiter

Ta ilustracja, zaktualizowana od grudnia 2020 r., Przedstawia statek kosmiczny NASA Europa Clipper. Misja, która ma wystartować w 2024 r., Zbada, czy księżyc Jowisza, Europa, i jego wewnętrzne otoczenie mają warunki odpowiednie do życia. Źródło: NASA / JPL-Caltech

JowiszEuropa ma lodową skorupę pokrywającą rozległy globalny ocean. Warstwa skał znajdująca się pod nią może być wystarczająco gorąca, aby stopić się, czego skutkiem są podmorskie wulkany.

Nowe badania i modelowanie komputerowe pokazują, że aktywność wulkaniczna mogła mieć miejsce na dnie morskim księżyca Jowisza, Europa, w niedalekiej przeszłości – i nadal może mieć miejsce. NASANadchodząca misja Europa Clipper, której celem jest start w 2024 r., Wystartuje w pobliżu lodowatego księżyca i zbierze pomiary, które mogą rzucić światło na najnowsze wyniki.

Naukowcy mają mocne dowody na to, że Europa ma ogromny ocean między skorupą lodową a skalistym wnętrzem.Nowe prace pokazują, że Księżyc może mieć wystarczającą ilość ciepła wewnętrznego, aby częściowo stopić tę skalistą warstwę, proces, który może zasilać wulkany na dnie oceanu. Nowoczesne modelowanie 3D, w jaki sposób wytwarzane i przekazywane jest to wewnętrzne ciepło, jest jak dotąd najbardziej szczegółowym i wszechstronnym badaniem wpływu tego wewnętrznego ogrzewania na Księżyc.

Sekretem skalistego płaszcza Europy, który jest wystarczająco gorący, aby się stopić, jest sama siła grawitacji, którą Jowisz ma nad swoimi księżycami. Gdy Europa okrąża gazowego olbrzyma, wnętrze lodowego księżyca się fałduje. Zginanie wypycha energię do wnętrza księżyca, które następnie wydostaje się w postaci ciepła (zastanów się, jak zgiąć powtarzające się spinacze, aby wytworzyć ciepło). Im bardziej wygięte wnętrze księżyca, tym więcej generowanego ciepła.

Wewnętrzna część księżyca Jowisza, Europa

Wyniki naukowców wskazują, że wnętrze księżyca Jowisza, Europa, może składać się z żelaznego jądra otoczonego pokrywą skalną, która jest w bezpośrednim kontakcie z oceanem pod skorupą lodową. Nowe modele badawcze, w jaki sposób ciepło wewnętrzne może napędzać wulkany na dnie morskim. Źródło: NASA / JPL-Caltech / Michael Carroll

Badania zostały niedawno opublikowane w Listy z badań geofizycznych, Modele szczegółowo opisujące, jak skalista część Europy może się zagiąć i nagrzać pod wpływem grawitacji Jowisza. Pokazuje, gdzie rozprasza się ciepło i jak topi się ten skalny płaszcz, zwiększając prawdopodobieństwo pojawienia się wulkanów na dnie morza.

Aktywność wulkaniczna w Europie jest od dziesięcioleci przedmiotem spekulacji. Dla porównania, księżyc Jowisza, Io, jest wyraźnie wulkaniczny. Setki wulkanów wybuchają tam fontannami lawy i uwalniają gaz i pył wulkaniczny na wysokość 250 mil (400 kilometrów) – aktywność spowodowana tym samym rodzajem wewnętrznego ogrzewania spowodowanego przez chmury Jowisza. Ale Europa znajduje się dalej od Io niż planeta macierzysta, więc naukowcy zastanawiali się, czy efekt byłby taki sam pod powierzchnią lodu.

Autorzy pod kierunkiem Marie Bionkovej z Uniwersytetu Karola w Czechach przewidują ponadto, że aktywność wulkaniczna prawdopodobnie wystąpi w pobliżu biegunów Europy – szerokości geograficznych, na których generowana jest większość ciepła. Przyjrzeli się także ewolucji aktywności wulkanicznej w czasie. Długowieczne źródła energii dają większe możliwości potencjalnego rozwoju życia.

Ewentualne podwodne wulkany mogą zasilać systemy hydrotermalne, takie jak te, które zasilają życie na dnie oceanów Ziemi. Na lądzie, gdy woda morska styka się z gorącą magmą, reakcja wytwarza energię chemiczną. To energia chemiczna z tych systemów hydrotermalnych, a nie światło słoneczne, pomaga utrzymać życie w głębinach naszych oceanów. Aktywność wulkaniczna na dnie morskim w Europie byłaby jednym ze sposobów utrzymania nadającego się do zamieszkania środowiska w pobliżu tego księżyca.

„Nasze odkrycia dostarczają dodatkowych dowodów na to, że podziemny ocean Europy może być odpowiednim środowiskiem do pojawienia się życia” – powiedziała Bohunkova. „Europa jest jedną z nielicznych planet, które mogły utrzymywać aktywność wulkaniczną przez miliardy lat i być może jedyną poza Ziemią, która ma duże zbiorniki wodne i długowieczne źródło energii”.

Bezpośrednie notatki

Naukowcy z NASA będą mieli okazję przetestować nowe prognozy, gdy Europa Clipper osiągnie swój cel w 2030 roku. Statek kosmiczny będzie krążył wokół Jowisza i wykonywał dziesiątki lotów w pobliżu Europy, aby sporządzić mapę Księżyca i zbadać jego powstawanie. Wśród zgromadzonych danych naukowych sonda będzie szczegółowo badała powierzchnię i pobierze próbki cienkiej atmosfery Księżyca.

Obserwacje powierzchniowe i atmosferyczne pozwolą naukowcom dowiedzieć się więcej o wewnętrznym oceanie księżyca, jeśli woda przedostanie się przez skorupę lodową. Naukowcy uważają, że wymiana materiałów między oceanem a skorupą pozostawiłaby na powierzchni ślady wody morskiej. Uważają również, że wymiana może emitować gaz, a być może nawet smugi pary wodnej, z wyrzuconymi cząstkami, które mogą zawierać materiał pochodzący z dna morskiego.

Ponieważ Europa Clipper mierzy grawitację i pole magnetyczne Księżyca, anomalie w tych regionach, zwłaszcza w kierunku biegunów, mogą pomóc w potwierdzeniu aktywności wulkanicznej przewidzianej w nowych badaniach.

„Możliwość występowania gorących wulkanów śródlądowych na dnie Morza Europy zwiększa szansę, że ocean Europy jest środowiskiem nadającym się do zamieszkania” – powiedział Robert Pappalardo, naukowiec z Europa Clipper z Jet Propulsion Laboratory NASA w Południowej Kalifornii. „Być może uda nam się to przetestować na podstawie planowanych pomiarów grawitacji i mocowania w Europa Clipper, co jest interesującą możliwością”.

Odniesienie: „Tidally Induced Rock Pulses on the Oceanic Earth of Jowiter’s Moon Europa”. Autor: Mary Bohunkova, Gabriel Toby, Gael Chupplet, Mathilde Curvazzo, Mohit Melwani Daswani, Caroline Domulin i Stephen de Vance, 22 grudnia 2020 Listy z badań geofizycznych.
Doi: 10.1029 / 2020GL090077

Więcej o misji

Misje, takie jak Europa Clipper, przyczyniają się do rozwoju astrobiologii, interdyscyplinarnych badań nad zmiennymi i warunkami odległych światów, w których może istnieć życie takie, jakie znamy. Chociaż Europa Clipper nie ma za zadanie wykrywania życia, przeprowadzi szczegółowe badanie Europy i sprawdzi, czy lodowaty księżyc wraz z podpowierzchniowym otoczeniem ma potencjał do podtrzymywania życia. Zrozumienie możliwości zamieszkania Europy pomoże naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób życie ewoluowało na Ziemi i możliwości znalezienia życia poza naszą planetą.

Zarządzane przez California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii, Laboratorium Napędów Odrzutowych Kieruje rozwojem misji Europa Clipper we współpracy z Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) w stanie Maryland na zlecenie agencji Scientific Mission Directorate w Waszyngtonie. Biuro Programu Misji Planetarnych w Marshall Space Flight Center NASA w Huntsville, Alabama, administruje programem misji Europa Clipper.

You May Also Like

About the Author: Ellen Doyle

„Amatorski praktykujący muzykę. Wieloletni przedsiębiorca. Odkrywca. Miłośnik podróży. Nieskrępowany badacz telewizji”.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *