Obrazový kredit: NASA
Dôkazom toho je, že Európa, jeden z mesiacov Jupitera, má morský oceán pokrytý vrstvou ľadu. Vedci teraz špekulujú o tom, aký hustý je ľad, a to meraním veľkosti a hĺbky 65 nárazových kráterov na povrchu mesiaca - z toho, čo vedia, je to 19 km. Hrúbka ľadu v Európe bude mať vplyv na možnosť nájdenia života v ňom: príliš silné a slnečné svetlo bude mať problémy dosiahnuť fotosyntetické organizmy.
Podrobné mapovanie a meranie nárazových kráterov na veľkých ľadových druhoch Jupitera, uverejnené v 23. máji 2002, vydanie časopisu Nature, ukazuje, že európska plávajúca ľadová škrupina môže mať hrúbku najmenej 19 kilometrov. Tieto merania, vedecký pracovník a geológ Dr. Paul Schenk, v lunárnom a planetárnom inštitúte v Houstone, naznačujú, že vedci a inžinieri budú musieť vyvinúť nové a šikovné prostriedky na hľadanie života v zamrznutom svete s teplým interiérom.
Veľká európska debata o pizze v Európe: „Tenká kôra alebo hrubá kôra?“
Geologické a geofyzikálne dôkazy z programu Galileo podporujú myšlienku, že pod ľadovým povrchom Európy existuje tekutý vodný oceán. Debata sa teraz sústreďuje na to, aká hustá je táto ľadová škrupina. Oceán mohol topiť cez tenkú ľadovú škrupinu len niekoľko kilometrov, čím vystavoval vodu a všetko, čo v nej plávalo slnečnému žiareniu (a žiareniu). Tenká ľadová škrupina by sa mohla pretaviť, vystaviť oceán povrchu a poskytnúť ľahký prístup fotosyntetických organizmov k slnečnému žiareniu. Hrúbka ľadovej škrupiny s hrúbkou desiatok kilometrov by bola veľmi nepravdepodobná.
Prečo je dôležitá hrúbka ľadovej škrupiny Európy?
Hrúbka je nepriamym meradlom toho, koľko prílivového kúrenia Európa dostáva. Prílivové kúrenie je dôležité na odhad množstva tekutej vody v Európe a na to, či je na morskom dne Európy vulkanizmus, musí sa však odvodiť; nedá sa merať. Nový odhad hrúbky 19 kilometrov je v súlade s niektorými modelmi prílivového vyhrievania, vyžaduje si však veľa ďalších štúdií.
Hrúbka je dôležitá, pretože riadi, ako a kde sa biologicky dôležitý materiál v európskom oceáne môže presunúť na povrch alebo späť dole k oceánu. Slnečné svetlo nemôže preniknúť do ľadovej škrupiny viac ako niekoľko metrov, takže fotosyntetické organizmy vyžadujú ľahký prístup na európsky povrch, aby prežili. Viac o tejto téme neskôr.
Hrúbka nakoniec určí, ako môžeme preskúmať oceán Európy a hľadať dôkazy o akomkoľvek živote alebo organickej chémii v Európe. Nemôžeme vŕtať alebo vzorkovať oceán priamo cez takú hustú kôru a musíme vyvinúť chytré spôsoby, ako hľadať materiál oceánu, ktorý mohol byť vystavený na povrchu.
Ako odhadneme hrúbku ľadovej škrupiny Európy?
Táto štúdia nárazových kráterov na veľkých ľadových galilských satelitoch Európy je založená na porovnaní topografie a morfológie nárazového kráteru na Európe s tými na jej sesterských ľadových druhoch Ganymede a Callisto. Schenk zmeral viac ako 240 kráterov, z toho 65 v Európe, pomocou stereo a topografickej analýzy snímok získaných z kozmických lodí NASA Voyager a Galileo. Galileo v súčasnosti obieha okolo Jupitera a mieri k svojmu konečnému prepadu do Jupitera koncom roku 2003. Aj keď sa predpokladá, že Ganymede aj Callisto majú vo vnútri tekuté vodné oceány, predpokladá sa, že sú dosť hlboké (zhruba 100 - 200 km). To znamená, že väčšina kráterov nebude ovplyvnená oceánmi a dá sa použiť na porovnanie s Európou, kde je hĺbka oceánu neistá, ale pravdepodobne oveľa plytšia.
Odhad hrúbky ľadovej škrupiny Európy je založený na dvoch kľúčových pozorovaniach. Prvým je, že tvary väčších kráterov Európy sa výrazne líšia od tvarov podobných kráterov na Ganymede a Callisto. Merania Dr. Schenka ukazujú, že krátery väčšie ako 8 km sa zásadne líšia od kráterov na Ganymede alebo Callisto. Je to kvôli teplu spodnej časti ľadovej škrupiny. Sila ľadu je veľmi citlivá na teplotu a teplý ľad je mäkký a tečie pomerne rýchlo (napríklad ľadovce).
Druhým pozorovaním je, že morfológia a tvar kráterov na Európe sa dramaticky mení, keďže priemer kráterov presahuje ~ 30 kilometrov. Krátery menšie ako 30 kilometrov sú hlboké niekoľko stoviek metrov a majú rozpoznateľné okraje a stredné zdvihy (jedná sa o štandardné vlastnosti nárazových kráterov). Kráter Pwyll s rozlohou 27 kilometrov je jedným z najväčších kráterov.
Na druhej strane krátery na Európe dlhšie ako 30 kilometrov nemajú okraje ani zdvihy a majú zanedbateľný topografický výraz. Skôr sú obklopené súbormi sústredných žľabov a hrebeňov. Tieto zmeny v morfológii a topografii naznačujú zásadnú zmenu vlastností ľadovej kôry Európy. Najlogickejšia zmena je z tuhej na tekutú. Sústredné kruhy veľkých európskych kráterov sú pravdepodobne dôsledkom veľkého kolapsu dna kráteru. Keď sa pôvodne hlboká kráterová diera zrúti, materiál pod ľadovou kôrou sa vrhá, aby vyplnil medzeru. Tento zaplavujúci materiál sa tiahne po vrchnej kôre, zlomí ju a vytvorí pozorované sústredné krúžky.
Odkiaľ pochádza hodnota 19 až 25 kilometrov?
Väčšie nárazové krátery prenikajú hlbšie do kôry planéty a sú citlivé na vlastnosti v týchto hĺbkach. Európa nie je výnimkou. Kľúčom je radikálna zmena morfológie a tvaru pri priemere krátera ~ 30 kilometrov. Aby sme to mohli použiť, musíme odhadnúť, aký veľký bol pôvodný kráter a aká musí byť plytká vrstva tekutiny, aby mohla ovplyvniť konečný tvar nárazového kráteru. Vyplýva to z numerických výpočtov a laboratórnych experimentov s nárazovou mechanikou. Tento model kráterového kolapsu? sa potom používa na premenu pozorovaného priemeru prechodu na hrúbku vrstvy. Preto krátery široké 30 kilometrov snímajú alebo zisťujú vrstvy s hĺbkou 19 až 25 kilometrov.
Aké sú tieto odhady hrúbky ľadovej škrupiny v Európe?
Pri použití týchto techník existuje určitá neistota v presnej hrúbke. Je to hlavne kvôli neistotám v detailoch detailov mechaniky nárazového kráteru, ktoré sa v laboratóriu veľmi ťažko zdvojujú. Neistoty sú však pravdepodobne iba medzi 10 a 20%, takže si môžeme byť primerane istí, že európska ľadová škrupina nie je hrubá niekoľko kilometrov.
Mohla byť zmrzlina v minulosti tenšia?
V topografii kráteru je dokázané, že hrúbka ľadu na Ganymede sa postupom času zmenila, a to isté platí pre Európu. Odhad hrúbky ľadovej škrupiny 19 až 25 kilometrov sa týka ľadovej plochy, ktorú teraz vidíme na Európe. Odhaduje sa, že táto plocha je približne 30 až 50 miliónov rokov. Väčšina povrchových materiálov starších ako táto bola zničená tektonizmom a povrchovou úpravou. Táto staršia ľadová kôra mohla byť tenšia ako dnešná kôra, ale v súčasnosti nemáme nijaké informácie.
Mohla by teraz zmrzlina na Európe mať tenké škvrny?
Študované nárazové krátery, ktoré študoval Dr. Schenk, boli rozptýlené po celom európskom povrchu. To naznačuje, že ľadová škrupina je všade hrubá. Mohli by tu byť miestne oblasti, kde je škrupina tenká z dôvodu vyššieho toku tepla. Ľad v spodnej časti škrupiny je však veľmi teplý a ako vidíme v ľadovcoch tu na Zemi, teplý ľad tečie pomerne rýchlo. Ako výsledok, nejaké? Diery? v Európe sa ľadová škrupina rýchlo doplní tečúcim ľadom.
Znamená hrubá ľadová škrupina, že v Európe niet života?
Nie! Vzhľadom na to, ako málo vieme o pôvode života a podmienkach vo vnútri Európy, je život stále pravdepodobný. Pravdepodobná prítomnosť vody pod ľadom je jednou z kľúčových zložiek. Hustá ľadová škrupina spôsobuje, že fotosyntéza je na Európe veľmi nepravdepodobná. Organizmy by nemali rýchly alebo ľahký prístup na povrch. Ak organizmy v Európe môžu prežiť bez slnečného žiarenia, potom je hrúbka škrupiny iba druhoradá. Koniec koncov, organizmy konajú celkom dobre na spodnej časti zemských oceánov bez slnečného svetla a prežívajú chemickú energiu. To by mohlo platiť pre Európu, ak by bolo možné, aby živé organizmy pochádzali v prvom rade zo živých organizmov.
Potom by mohla byť európska ľadová škrupina v dávnej minulosti oveľa tenšia, alebo snáď v určitom okamihu neexistovala a oceán bol odhalený do vesmíru. Keby to bola pravda, potom by sa mohli vyvíjať rôzne organizmy v závislosti od chémie a času. Keby sa oceán začal zamŕzať, prežívajúce organizmy by sa potom mohli vyvinúť do akéhokoľvek prostredia, ktoré by im umožnilo prežiť, ako sú sopky na morskom dne (ak sa vôbec tvoria sopky).
Môžeme skúmať život na Európe, ak bude ľadová škrupina silná?
Ak je kôra skutočne taká hrubá, potom by vŕtanie alebo topenie cez ľad pomocou priviazaných robotov bolo nepraktické! Môžeme však hľadať organickú chémiu oceánov alebo život v iných lokalitách. Výzvou pre nás bude navrhnúť dômyselnú stratégiu na objavovanie Európy, ktorá neznečistí to, čo ešte existuje. Vyhliadka na hrubú ľadovú škrupinu obmedzuje počet pravdepodobných miest, kde by sme mohli nájsť exponovaný oceánsky materiál. Je pravdepodobné, že oceánsky materiál bude musieť byť vložený ako malé bubliny alebo vrecká alebo ako vrstvy v ľade, ktoré boli vyvedené na povrch inými geologickými prostriedkami. Mohli by to urobiť tri geologické procesy:
1. Nárazové krátery vykopávajú materiál z kôry z hĺbky a vysunú ho na povrch, kde by sme ho mohli vyzdvihnúť (pred 50 rokmi sme mohli zachytiť fragmenty železného meteoritu na bokoch kráteru Meteor v Arizone, ale väčšina sa doteraz našla) ). Bohužiaľ, najväčší známy kráter na Európe, Tire, vyťažil materiál iba z 3 kilometrov hlboko, nie dosť hlboko, aby sa dostal k oceánu (kvôli geometrii a mechanike sa krátery vykopávajú z hornej časti krátera, nie z dolnej časti). Ak by sa do kôry v malej hĺbke zamrzlo vrecko alebo vrstva oceánskeho materiálu, mohla by byť vzorkovaná nárazovým kráterom. Podlaha pneumatiky má skutočne farbu, ktorá je mierne oranžovejšia ako pôvodná kôra. Galileo však videl zhruba polovicu Európy, takže na slabo viditeľnej strane sa môže nachádzať väčší kráter. Budeme sa musieť vrátiť, aby sme to zistili.
2. Existujú presvedčivé dôkazy o tom, že európska ľadová škrupina je trochu nestabilná a koní (alebo) vedie. To znamená, že guľôčky hlbokého kôrového materiálu stúpajú smerom nahor k povrchu, kde sú niekedy exponované ako kopule široké niekoľko kilometrov (napríklad Lava lampa, až na to, že guľky sú mäkkým pevným materiálom, ako je Silly Putty). Akýkoľvek materiál oceánu vložený do spodnej kôry by potom mohol byť vystavený povrchu. Tento proces by mohol trvať tisíce rokov a vystavenie Jupittovmu letálnemu žiareniu by bolo prinajmenšom nepriateľské! Prinajmenšom by sme však mohli preskúmať a ochutnať, čo zostáva.
3. Resurfacing širokých oblastí európskeho povrchu, kde sa ľadová škrupina doslova pretrhla a rozpadla. Tieto oblasti nie sú prázdne, ale boli plnené novým materiálom zdola. Nezdá sa, že by tieto oblasti boli zaplavené morským materiálom, ale skôr mäkkým teplým ľadom od dna kôry. Napriek tomu je veľmi možné, že v tomto novom materiáli z kôry sa dá nájsť oceánsky materiál.
Naše chápanie európskeho povrchu a histórie je stále veľmi obmedzené. Môžu sa vyskytnúť neznáme procesy, ktoré prinesú oceánsky materiál na povrch, ale iba návrat do Európy to povie.
Čo ďalej pre Európu?
Vďaka nedávnemu zrušeniu navrhovaného Europa Orbiter z dôvodu prekročenia nákladov je tento čas prehodnotiť našu stratégiu prieskumu európskeho oceánu. Viazané ponorky a sondy na hlboké vŕtanie sú v takej hlbokej kôre dosť nepraktické, ale povrchové pristávače môžu byť veľmi dôležité. Predtým, ako pošleme pristávací modul na povrch, mali by sme vyslať prieskumnú misiu na obežnej dráhe Jupitera alebo Európy s cieľom hľadať expozície oceánskeho materiálu a tenkých miest v kôre a hľadať najlepšie miesta na pristátie. Pri takejto misii by sa na identifikáciu nerastných surovín využili výrazne lepšie možnosti infračerveného mapovania (nástroje Galileo sú koniec koncov takmer 25 rokov). Na topografické mapovanie by sa použili stereo a laserové prístroje. Tieto údaje by sa spolu s gravitačnými štúdiami mohli použiť na vyhľadávanie relatívne tenkých oblastí ľadovej kôry. Nakoniec Galileo pozoroval menej ako polovicu Európy v rozlíšeniach dostatočných na zmapovanie vrátane nárazových kráterov. Napríklad krátery na tejto zle viditeľnej pologuli mohli naznačovať, či bola európska ľadová škrupina v minulosti tenšia.
Lander pre Európu?
Lander so seizmometrom mohol počúvať zemetrasenia vyvolané dennými prílivovými silami, ktoré vyvíjali Jupiter a Io. Pomocou seizmických vĺn je možné presne namapovať hĺbku na dno ľadovej škrupiny a prípadne aj na dno oceánu. Palubné chemické analyzátory by potom hľadali organické molekuly alebo iné biologické indikátory a potenciálne určovali chémiu oceánov, jeden zo základných ukazovateľov vyhliadok Európy ako „obývaného“. planét. Takýto lander by pravdepodobne musel vyvŕtať niekoľko metrov, aby sa dostal cez zónu radiačného poškodenia na povrchu. Až potom, ako budú tieto misie prebiehať, môžeme začať so skutočným prieskumom tohto mučivého mesiaca planéty. Aby som parafrázoval Montyho Pythona, ešte nie je mŕtvy!
Pôvodný zdroj: USRA News Release
