Europa. Atvaizdo kreditas: NASA Padidinti
Atradimas, kad Jupiterio mėnulis Europa greičiausiai turi šaltą, druskingą vandenyną po apledėjusia ledine pluta, įtraukė Europą į trumpą sąrašą mūsų Saulės sistemos objektų, kuriuos astrobiologai norėtų ištirti toliau. „Earth System Processes II“ konferencijoje Kalgaryje, Kanadoje, planetos geologas ir geologijos profesorius Ronas Greeley Arizonos valstijos Finikso valstijoje Arizonoje skaitė pranešimą, kuriame apibendrino tai, kas žinoma apie Jupiterį ir jo mėnulius, o kas dar liko atrasta. .
Čia buvo šeši erdvėlaiviai, tyrę Jupiterio sistemą. Pirmieji du buvo „Pioneer“ erdvėlaiviai aštuntajame dešimtmetyje, kurie skraidė Jupiterio sistema ir padarė keletą trumpų pastebėjimų. Po jų sekė „Voyager I“ ir „II“ erdvėlaiviai, kurie mums pateikė pirmuosius išsamius Galilėjos palydovų vaizdus. Tačiau didžiąją dalį informacijos turime iš „Galileo“ misijos. Visai neseniai atsirado „Cassini“ erdvėlaivio skraidymo aparatas, kuris plaukė Jupiteriu ir stebėjo pakeliui į Saturną, kur jis šiuo metu veikia. Tačiau beveik viskas, ką mes žinome apie Jupiterio sistemos geologiją, ypač Galilėjos palydovai (Io, Europa, Ganymede ir Callisto), atėjo iš „Galileo“ misijos. „Galileo“ pateikė mums neįtikėtinai daug informacijos, kurią vis dar analizuojame šiandien.
Yra keturi Galilėjos palydovai. Io, giliausias, yra vulkaniškai aktyviausias Saulės sistemos objektas. Savo vidinę energiją jis gauna iš potvynio, sukeliančio atoslūgį interjere, nes jis stumiamas ir traukiamas tarp Europos ir Jupiterio. Sprogstamasis vulkanizmas, kurį mes matome ten, yra labai įspūdingas. Yra pylimų, kurie išmetami maždaug 200 kilometrų (124 mylių) virš paviršiaus. Taip pat matome, kad į paviršių išsiveržė lavos srautas. Tai labai aukštos temperatūros, labai skysti srautai. Io matome, kaip šie srautai šimtus kilometrų tęsiasi per paviršių.
Visi Galilėjos palydovai yra elipsės formos orbita, o tai reiškia, kad kartais jie yra arčiau Jupiterio, kitą kartą yra arčiau ir kaimynai juos stumia ir traukia. Io atveju tai sukuria pakankamą vidinę trintį, kad ištirptų vidus ir „išjudintų“ ugnikalniai. Tie patys procesai vyksta ir Europoje. Taip pat yra galimybė, kad po ledine pluta Europoje įvyks silikatinis vulkanizmas.
Ganimidas yra didžiausias saulės sistemos palydovas. Jis turi išorinį ledinį apvalkalą. Mes manome, kad jame yra povandeninis skysto vandens vandenynas virš silikato šerdies ir galbūt maža vidinė metalinė šerdis. Ganymede nuo pat jo formavimo buvo veikiami geologinių procesų. Jos istorija yra sudėtinga, joje vyrauja tektoniniai procesai. Matome labai senų ir labai jaunų savybių derinį. Jo paviršiuje matome sudėtingus faktūrų modelius, kertančius senesnius lūžių modelius. Paviršius suskaidomas į blokus, kurie buvo pasislinkę į svarbiausią, matyt, skystą vidų. Taip pat matome ankstyvojo sprogdinimo laikotarpio istoriją. Tektoninės Ganymede istorijos neiškraipymas yra procesas.
Callisto yra atokiausias iš Galilėjos palydovų. Taip pat buvo bombarduojamas smūgis, atspindintis Saulės sistemos, o ypač Jupiterio, ankstyvojo susiformavimo istoriją. Paviršiuje dominuoja bet kokio dydžio krateriai. Bet mus nustebino akivaizdus labai mažų smūginių kraterių trūkumas. Mes matome labai mažus kraterius jos kaimynui Ganymede; mes jų nematome Callisto. Manome, kad yra tam tikras procesas, trinantis mažus kraterius, tačiau tik tam tikrose mėnulio vietose. Tai neišspręsta paslaptis: koks yra procesas, kuriuo pašalinami nedideli krateriai iš kai kurių sričių, arba, galbūt, jie dėl kažkokių priežasčių ten nesusiformavo? Tai vėlgi yra tęstinių tyrimų tema.
Vis dėlto apie tai, apie ką pirmiausia noriu kalbėti, yra Europa. Europa yra maždaug Žemės mėnulio dydžio. Tai pirmiausia yra silikatinis objektas, tačiau jis turi išorinį H2O apvalkalą, kurio paviršius yra užšalęs. Bendras vandens tūris, uždengiantis jo silikatinį vidų, viršija visą Žemėje esantį vandenį. To vandens paviršius yra užšalęs. Klausimas: kas yra po tuo užšaldytu apvalkalu? Ar yra kieto ledo iki pat dugno, ar yra skysto vandenyno? Manome, kad po ledine pluta yra skystas vanduo, tačiau tikrai to nežinome. Mūsų idėjos pagrįstos modeliais ir, kaip ir visi modeliai, jos turi būti toliau tiriamos.
Priežastis, dėl kurios mes manome, kad Europa yra skystas vandenynas, kyla dėl sukeltos aplink Europą magnetinio lauko, kuris buvo išmatuotas magnetometru ant Galileo. Jupiteris turi didžiulį magnetinį lauką. Tai savo ruožtu indukuoja magnetinį lauką ne tik Europoje, bet ir Ganymede bei Callisto. Tai, kaip veikia indukuotas magnetinis laukas, atitinka druskingo skysto vandenyno požeminį vandenyną ne tik Europoje, bet ir Ganymede bei Callisto.
Mes žinome, kad paviršius yra vandens ledas. Mes žinome, kad yra ne ledo komponentų, į kuriuos įeina įvairios druskos. Ir mes žinome, kad paviršius buvo geologiškai apdorotas: jis kelis kartus buvo sulaužytas, užgijęs, suskaidytas. Taip pat paviršiaus matome palyginti nedaug. Tai rodo, kad paviršius yra geologiškai jaunas. Šiandien Europa galėtų būti net geologiškai aktyvi. Visų pirma vieno regiono vaizduose pavaizduotas stipriai suskaidytas paviršius. Ledinės plokštės buvo suskaidytos ir perkeltos į naujas pozicijas. Medžiaga tarp įtrūkimų išsiliejo, tada, matyt, užšalo, ir mes manome, kad tai gali būti viena iš vietų, kur buvo šulinio medžiaga, galbūt dėl potvynio kaitros, apie kurią kalbėjau anksčiau.
Mes linkę pamiršti planetų mokslų dalykų mastą. Bet šie apledėję blokai yra didžiuliai. Galvodami apie ateities tyrinėjimus, norėtume nusileisti ant paviršiaus ir atlikti tam tikrus pagrindinius matavimus. Taigi turime galvoti apie erdvėlaivių sistemas, kurios galėtų nusileisti tokiame reljefe. Kadangi šiose vietose gali būti medžiagų, gautų iš po ledo, jos yra svarbiausias tyrinėjimo prioritetas. Ir vis dėlto, kaip dažnai būna tyrinėjant planetą, įdomiausias vietas pasiekti yra sunkiausia.
Taigi, ką mes norėtume žinoti? Pirmasis ir pats svarbiausias dalykas yra „vandenyno sąvoka“. Ar yra skysto vandens, ar ne? Ar ledo apvalkalas yra storas ar plonas? Jei ten yra vandenynas, kokia tiršta ta ledinė pluta? Tai labai svarbu žinoti, kai galvojame apie galimo skysto vandenyno tyrinėjimą Europa: Jei norime patekti į vandenyną, kiek giliai turime eiti per ledą? Koks paviršiaus amžius? Mes sakome „jaunas“, bet tai tik santykinis terminas. Ar tai tūkstančiai, šimtai tūkstančių, milijonai ar net milijardai metų? Remiantis smūgio kraterio dažniu, šie modeliai gali gana greitai plisti. Kokia ten aplinka šiandien yra palanki astrobiologijai? O kokia aplinka buvo praeityje? Ar jie buvo tie patys, ar bėgant laikui pasikeitė? Norint atsakyti į šiuos klausimus, reikia naujų duomenų.
Kitas dalykas, paskatinęs mūsų susidomėjimą tyrinėti Galilėjos palydovus, yra bandymas suprasti jų geologinę istoriją. Tam tikra prasme įvairovę, kurią matome nuo Io iki Europa iki Ganymede ir Callisto, galima susieti su potvynio energijos, kuria varoma sistema, kiekiu. Maksimali potvynio energija skatina vulkanizmą, kuris taip dominuoja Io. Kitas kraštutinumas yra tas, kad labai mažai potvynio potvynio energijos „Callisto“ išsaugo susidorojimo su smūgiais rekordą. Tarp šių dviejų kraštutinių atvejų yra Europa ir Ganymede.
Bendras trijų ledinių Jupiterio mėnulių (Europa, Ganymede ir Callisto) paviršiaus plotas yra didesnis už Marso paviršiaus plotą ir, tiesą sakant, yra maždaug lygus visam Žemės sausumos paviršiui. Taigi kai diskutuojame apie ledinio Galilėjos palydovų tyrinėjimą, reikia padengti daugybę reljefo.
Kalbant apie ateities tyrinėjimus, leiskite man pasidalyti šiek tiek istorija. Prieš trejus metus NASA įkūrė projektą „Prometėjas“. Projektas „Prometėjas“ apima branduolinės energijos vystymą ir branduolinį varymą, į ką ilgą laiką nebuvo rimtai žiūrima. Pirmoji misija, vykdoma vykdant „Prometheus“ projektą, buvo „Jupiter Icy Moons Orbiter“ arba „JIMO“. Tikslas buvo ištirti tris ledinius mėnulius Jupiterio sistemos kontekste. Tai buvo labai ambicingas projektas. Na, anksčiau šiais metais JIMO buvo atšauktas. Tačiau panašu, kad šiais metais bus patvirtintas geofizinis „Europa“ orbitas. Šiuo metu svarstomi pradiniai šio kosminio laivo parengimo žingsniai. „Europa“ yra labai didelis tyrinėjimo prioritetas, ir pripažįstant šį prioritetą ši misija greičiausiai įvyks.
Kodėl mus taip domina Europa? Kalbėdami apie astrobiologiją, mes atsižvelgiame į tris gyvenimo sudedamąsias dalis: vandenį, tinkamą chemiją ir energiją. Jų buvimas nereiškia, kad kada nors įvyko stebuklinga gyvybės kibirkštis, tačiau tai, mūsų manymu, reikalingi gyvenimui. Taigi, kaip jau minėjau, visi trys Jupiterio apledėję mėnuliai yra potencialūs taikiniai. Tačiau Europa yra didžiausias prioritetas, nes atrodo, kad ji turi maksimalią vidinę energiją.
Taigi, žinoma, pirmiausia norėtume sužinoti: ar yra vandenynas, taip ar ne?
Tada kokia yra ledinės plutos trimatė konfigūracija? Mes žinome, kad organizmai gali gyventi lūžiuose ir įtrūkimuose Arkties lede. Tokių įtrūkimų greičiausiai yra ir „Europa“ ir tai gali būti nišos, kurios ypač domina astrobiologiją.
Tuomet norime sudaryti organinių ir neorganinių paviršiaus kompozicijų žemėlapius. Šiandien turimuose duomenyse matome, kad paviršius yra nevienalytis. Tai nėra tik grynas ledas ant paviršiaus. Atrodo, kad kai kurios sritys, kuriose nėra ledo, yra turtingesnės nei kitos vietos. Mes norime pažymėti tą medžiagą.
Mes taip pat norime parodyti įdomias paviršiaus ypatybes ir nustatyti vietas, kurios yra svarbiausios ateityje tyrinėjant, įskaitant nusileidimo vietas.
Tada norime suprasti Europą Jupiterio aplinkos kontekste. Pavyzdžiui, kaip Jupiterio sukelta radiacijos aplinka veikia paviršiaus chemiją Europoje?
Galų gale mes norime nusileisti ant paviršiaus, nes yra daugybė dalykų, kuriuos galime padaryti tik iš paviršiaus. Turime labai daug duomenų iš „Galileo“ misijos ir tikimės, kad iš potencialios „Europa“ misijos turėsime dar daugiau, tačiau tai yra nuotolinio stebėjimo duomenys. Kitas, mes norime gauti ant žemės paviršiaus nusileidimo įrenginį, kuris galėtų atlikti svarbius žemės tiesos matavimus, kad būtų galima įvesti nuotolinio stebėjimo duomenis į kontekstą. Taigi mokslo bendruomenėje mes manome, kad kita misija į Europą ir „Jupiter“ sistemą turėtų turėti kažkokį iškrautą paketą. Bet ar tai įvyks, ar ne, stebėkite!
Originalus šaltinis: NASA Astrobiologija
