Кредитна слика: НАСА
Докази потврђују да Европа, једна од лука Јупитера, има океан воде прекривен листом леда. Научници сада спекулишу колико је тај лед дебелим мерењем величине и дубине 65 удараца кратера на месечевој површини - од онога што могу рећи, то је 19 км. Дебљина леда Европе имаће утицај на могућност проналажења живота тамо: превише густа и сунчева светлост имаће проблема са фотосинтетским организмима.
Детаљно мапирање и мерења ударних кратера на великим леденим сателитима Јупитера, о којима је извештено у мају Натуре 23. маја 2002, откривају да Европа плутајућа ледена шкољка може бити дебела најмање 19 километара. Ова мерења, научника особља и геолога др Паула Шенка, из Лунарног и планетарног института у Хоустону, указују на то да ће научници и инжињери морати да развију нова и паметна средства за тражење живота у залеђеном свету са топлом унутрашњошћу.
Велика дебата о пиззи у Европи: „Танка коре или густа кора?“
Геолошки и геофизички докази из Галилеа подржавају идеју да испод ледене површине Европе постоји течни водени океан. Дебата се сада усредсређује на дебљину ове ледене љуске. Океан би се могао истопити кроз танку ледену шкољку дебљину само неколико километара, излажући воду и било шта што плива у њој сунчевој светлости (и зрачењу). Танка ледена шкољка могла би се растопити кроз излагање оцеана површини и омогућавање једноставног приступа фотосинтетским организмима сунчевој светлости. Дебела ледена шкољка дебљине десет километара би се врло мало вероватно растопила.
Зашто је важна дебљина ледене љуске Европе?
Дебљина је индиректна мера колика је грејањем Европе на осеку. Гријање плиме је важно за одређивање колике је течне воде на Европи и постоји ли вулканство на морском дну Европе, али мора се извући; не може се мерити. Нова процена дебљине 19 километара у складу је с неким моделима за плимно загревање, али захтева много додатних студија.
Дебљина је важна јер контролише како и где се биолошки важан материјал у европском океану може померити на површину или назад до океана. Сунчева светлост не може продријети више од неколико метара у ледену шкољку, па фотосинтетским организмима треба лак приступ површини Европе да би преживели. Више о овој теми касније.
Дебљина ће такође на крају одредити како можемо истражити европски океан и тражити доказе о било којој животној или органској хемији на Европи. Не можемо бушити или узорковати океан директно кроз тако густу коре и морамо развити паметне начине за тражење океанског материјала који је можда био изложен на површини.
Како процењујемо дебљину ледене љуске Европе?
Ова студија утицаја кратера на великим леденим галилејским сателитима Европе заснива се на поређењу топографије и морфологије ударног кратера на Европи са оним на сестринским леденим сателитима Ганимеде и Цаллисто. Схенк је измерио преко 240 кратера, од којих је 65 на Европи, стерео и топографском анализом слика добијених са НАСА-ових Воиагер и Галилео свемирских летелица. Галилео је тренутно у орбити око Јупитера и кренуо је према свом последњем уласку у Јупитер крајем 2003. Иако се верује да и Ганимеде и Цаллисто имају течне водене оцеане унутра, за њих се такође закључује да су прилично дубоки (отприлике 100-200 километара). То значи да океани неће утицати на већину кратера и могу се користити за поређење са Европом, где је дубина до океана неизвесна, али вероватно ће бити много плића.
Процјена дебљине ледене љуске Европе заснива се на два кључна запажања. Први је да се облици Еуропа великих кратера знатно разликују од кратера сличних величина на Ганимеде и Цаллисто. Мерења др. Сцхенка показују да се кратери већи 8 километара у основи разликују од оних на Ганимедеу или Цаллисту. То је због топлине доњег дела ледене шкољке. Снага леда је врло осетљива на температуру, а топли лед је мекан и тече прилично брзо (мислите глечери).
Друго запажање је да се морфологија и облик кратера на Еуропи драматично мијењају јер промјери кратера прелазе ~ 30 километара. Кратери мањи од 30 километара дубоки су неколико стотина метара и имају препознатљиве наплатке и централне дизања (ово су стандардне карактеристике кратера за ударе). Пвилл, кратер дужине 27 километара, један је од највећих ових кратера.
Кратери на Европи већој од 30 километара немају рубове или подизања и имају занемарљив топографски израз. Они су окружени мноштвом концентричних корита и гребена. Ове промене у морфологији и топографији указују на фундаменталну промену својстава ледене коре Европе. Најлогичнија промена је из чврсте у течну. Концентрични прстенови у великим Еуропан кратерима вероватно су последица велепродајног урушавања пода кратера. Како се првобитно дубока рупа кратера урушава, материјал који се налази испод ледене коре хрли унутра да би попунио празнину. Овај упадљиви материјал вуче се на горњу кору, ломивши је и формира запажене концентричне прстенове.
Одакле долази вредност од 19 до 25 километара?
Кратери већих удара продиру дубље у коре планете и осетљиви су на својства на тим дубинама. Европа није изузетак. Кључно је радикална промена у морфологији и облику пречника кратера око 30 километара. Да бисмо то искористили, морамо проценити колико је био првобитни кратер и колико мора бити плитки течни слој пре него што може утицати на коначни облик ударног кратера. Ово се изводи из нумеричких израчуна и лабораторијских експеримената у механици удара. Овај? Модел колапса кратера? затим се користи за претварање посматраног прелазног пречника у дебљину слоја. Стога кратери ширине 30 километара откривају или откривају слојеве дубоке 19-25 километара.
Колико су сигурне ове процене за Европу дебљине ледене љуске?
Постоји одређена несигурност у тачној дебљини помоћу ових техника. То се углавном дешава због нејасноћа у детаљима механике удара, које је у лабораторији веома тешко копирати. Међутим, несигурности су вероватно само између 10 и 20%, тако да можемо бити разумно сигурни да Еуропа ледена шкољка није дебела неколико километара.
Да ли је ледена шкољка у прошлости била тања?
У топографији кратера постоје докази да се дебљина леда на Ганимеде-у током времена мењала, а исто може бити и за Европу. Процена дебљине ледене шкољке од 19 до 25 километара релевантна је за ледену површину коју сада видимо на Европи. Процењује се да је ова површина 30 до 50 милиона година или тако. Већина површинских материјала старијих од овога уништена је тектонизмом и поновном појавом. Ова старија ледена кора могла је бити тања од данашње, али ми тренутно то не можемо знати.
Може ли ледена шкољка на Европи сада имати танке флеке?
Кратери удара који је проучавао др. Шенк били су раштркани по површини Европе. Ово сугерише да је ледена шкољка свуда дебела. Могле би постојати локалне области у којима је шкољка танка због већег протока топлоте. Али лед на дну шкољке је врло топао и као што видимо на глечерима овде на Земљи, топли лед тече прилично брзо. Као резултат, било које „рупе“? у Европи ће се ледена шкољка брзо напунити ледом.
Да ли дебела ледена шкољка значи да на Европи нема живота?
Не! С обзиром на то колико мало знамо о пореклу живота и условима у Европи, живот је и даље веродостојан. Вероватно да је вода испод леда један од кључних састојака. Густа ледена шкољка чини фотосинтезу мало вероватном за Европу. Организми не би имали брз или лак приступ површини. Ако организми у Европи могу да преживе без сунчеве светлости, тада је дебљина љуске од само секундарног значаја. Уосталом, организми се прилично добро сналазе на дну Земљиних океана, без сунчеве светлости, преживљавајући од хемијске енергије. Ово би могло бити тачно у Европи ако је могуће да живи организми потичу из овог окружења.
Тада би и Еуропа ледена шкољка могла бити знатно тања у далекој прошлости, или можда није постојала у одређеном тренутку и океан је био изложен голом простору. Да је то тачно, разни организми би могли да се развијају, зависно од хемије и времена. Ако би се океан почео замрзавати, преживели организми би се тада могли развити у оном окружењу које им дозвољава да преживе, попут вулкана на океанском дну (ако се вулкани уопште формирају).
Можемо ли истражити за живот Европе ако је ледена шкољка густа?
Ако је кора заиста густа, онда би бушење или топљење кроз лед с привезаним роботима било непрактично! Ипак, можемо да тражимо органску хемију океана или живот на другим локацијама. Изазов ће нам представљати паметну стратегију за истраживање Европе која неће контаминирати оно што тамо постоји, међутим. Изгледи за дебелу ледену шкољку ограничавају број вероватних локација на којима можемо да пронађемо изложени океански материјал. Највјероватније ће се океански материјал морати уградити у облику малих мјехурића или џепова или као слојеви унутар леда који су на површину изнесени другим геолошким средствима. Три геолошка процеса то могу:
1. Кратери удара ископавају материјал из дубине и избацују га на површину, где бисмо га могли покупити (пре 50 година могли смо покупити фрагменте гвожђа метеорита на боковима Метеора у кратеру у Аризони, али већина их је до сада пронађена ). Нажалост, највећи познати кратер на Европи, Тире, ископао је материјал дубок само 3 километра, који није довољно дубок да би се могао приближити океану (због геометрије и механике, кратери су ископани из горњег дела кратера, а не од доњег). Ако би се џеп или слој океанског материјала смрзнуо у кори на малој дубини, то би могло да буде узорковано ударним кратером. Доиста, под Тире има боју нешто наранџасту од оригиналне коре. Међутим, отприлике половину Европе добро је видео Галилео, тако да би на слабо виђеној страни могао бити већи кратер. Морат ћемо се вратити да сазнамо.
2. Постоје снажни докази да је Еуропа ледена шкољка помало нестабилна и да је (или је) савијала. То значи да се мрље од дубоког материјала из земље рађају према површини где су понекад изложене као куполе широке неколико километара (помислите Лава лампа, осим што су мрље од меког чврстог материјала попут Силли Путти). Било који океански материјал утиснут у доњој кори тада би могао бити изложен површини. Овај процес би могао потрајати хиљадама година, а излагање Јупитеровој смртоносној радијацији било би најмање непријатно! Али барем бисмо могли истражити и узорковати шта остаје иза.
3. Поновно постављање широких површина Европе где се ледена шкољка буквално пробила и распала. Ова подручја нису празна, већ су испуњена новим материјалом одоздо. Чини се да ове области нису преплавиле океански материјал, већ меки топли лед с дна коре. Упркос томе, врло је могуће да се океански материјал може наћи унутар овог новог материјала о кори.
Наше разумевање површине и историје Европе је и даље веома ограничено. Могли би се догодити непознати процеси који ће океански материјал избацити на површину, али само повратак у Европу знаће.
Шта је следеће за Европу?
С недавним отказивањем предложеног Еуропа Орбитер-а због прекорачења трошкова, ово је право време да се преиспита наша стратегија за истраживање европског океана. Привезане подморнице и сонде за дубоко бушење прилично су непрактичне у тако дубокој коре, али површински земљани уређаји би могли бити веома важни. Пре него што пошаљемо земља на површину, требало би да пошаљемо извиђачку мисију, било на Јупитеровој, било на Европа орбиту, да претражимо откриће океанског материјала и танких флека у кори и да пронађемо најбоља места за слетање. Таква мисија би користила изузетно побољшане могућности инфрацрвеног мапирања за идентификацију минерала (уосталом, инструменти Галилео стари су скоро 25 година). Стерео и ласерски инструменти би се користили за топографско мапирање. Заједно са гравитацијским истраживањима, ови подаци би се могли користити за претраживање релативно танких подручја ледене коре. Коначно, Галилео је приметио мање од половине Европе при резолуцијама довољним за мапирање, укључујући кратере за ударце. Кратери на овој слабо виђеној хемисфери, на пример, могу указивати на то да ли је Европа ледена шкољка била тања у прошлости.
Ландер за Европу?
Земљиште са сеизмометром могло би слушати еурокесеке настале свакодневним плимним силама које су вршили Јупитер и Ио. Сеизмички таласи се могу користити за прецизно мапирање дубине до дна ледене шкољке, а можда и на дно океана. Онда би хемијски анализатори на броду трагали за органским молекулама или другим биолошким траговима и потенцијално одредили хемију океана, један од основних индикатора изгледа Европе као "насељених"? Планета. Такав би слетар вероватно требало да пробуши неколико метара да би прошао кроз зону оштећења зрачења на површини. Тек након што те мисије буду у току, тада можемо започети истинско истраживање овог заносног месеца величине планета. Да парафразирам Монти Питхон-а, "још није мртав!"
Изворни извор: УСРА Невс Релеасе
