Uusi katsaus siihen, kuinka Jupiterin kuun Europa kemikaalit voivat reagoida yhdessä, voisi antaa uuden käsityksen siitä, kuinka kemialliset reaktiot voivat tapahtua kuun jäisessä kuoressa kylmästä lämpötilasta huolimatta. Koska reaktio tapahtuu ilman säteilyn apua, se voi tapahtua koko Europa-alueen paksussa jääpinnoitteessa. Jos näin tapahtuu, se uudistaisi nykyistä ajattelua tämän kuun ja ehkä muidenkin kemiasta ja geologiasta.
Europa-alueen lämpötilat ovat noin 86 - 130 kelviniä (miinus 300 - 225 Fahrenheit-astetta), ja näissä erittäin kylmissä olosuhteissa suurin osa kemiallisista reaktioista vaatii energian infuusion säteilystä tai valosta. Euroopassa energia tulee Jupiterin säteilyvyöhiukkasista. Koska suurin osa näistä hiukkasista tunkeutuu vain osan tuumasta pintaan, Europa-kemian mallit yleensä pysähtyvät siihen.
"Kun ihmiset puhuvat kemiasta Europa-sivustossa, he yleensä puhuvat reaktioista, joita säteily johtaa", sanoo Goddard-tutkija Reggie Hudson. "Kun pääset Europan pinnan alapuolelle, se on kylmä ja luja, ja et yleensä odota, että asiat tapahtuvat erittäin nopeasti näissä olosuhteissa", kertoi Reggie Hudson NASA Goddardin astrokemian laboratoriosta.
"Mutta kuvatun kemian kanssa", sanoi Mark Loeffler, joka on ensimmäinen kirjoittaja Geophysical Research Letters -lehdessä julkaistavalle paperille, "sinulla voi olla jään 10 tai 100 metriä [noin 33 tai 330 jalkaa] paksu ja jos siinä on rikkiä dioksidia sekoitettuna, saat reaktion. ”
Spektroskopia osoittaa, että Euroopan jäässä on rikkiä, ja tähtitieteilijät uskovat, että se on peräisin Jupiterin kuun Io tulivuorista, ionisoituu ja kuljetetaan Eurooppaan, missä se upottuu jäähän. Mutta alunperin tähtitieteilijöiden mielestä vesijään ja rikin välillä ei voinut tapahtua paljon reaktiota.
Loeffler ja Hudson ruiskuttivat vesihöyryä ja rikkidioksidikaasua neljänneskokoisiin peileihin korkea tyhjiökammiossa. Koska peilit pidettiin lämpötilassa noin 50 - 100 kelviniä (noin miinus 370 - miinus 280 astetta Fahrenheit), kaasut tiivistyivät heti jääksi. Reaktion edetessä tutkijat käyttivät infrapunaspektroskopiaa tarkkailemaan veden ja rikkidioksidipitoisuuksien pienenemistä sekä syntyvien positiivisten ja negatiivisten ionien pitoisuuksien nousua.
Jopa erittäin kylmissä lämpötiloissa molekyylit reagoivat nopeasti jäisessä muodossaan. "Tämä lämpötila on 130 kelvinissä [noin miinus 225 astetta Fahrenheit], joka edustaa odotettujen lämpötilojen lämpimää loppua Euroopassa. Tämä reaktio on pääosin välitön", Loeffler sanoi. ”100 kelvinin lämpötilassa voit kyllästää reaktion puoli päivää päivästä toiseen. Jos se ei kuulosta nopeasti, muista, että geologisilla aikatauluilla - miljardeja vuosia - päivä on nopeampi kuin silmänräpäyksellä. "
Reaktion testaamiseksi tutkijat lisäsivät jäädytettyä hiilidioksidia, joka tunnetaan myös nimellä kuivajää, jota yleisesti löytyy jäisistä kappaleista, mukaan lukien Europa. "Jos jäädytetty hiilidioksidi olisi estänyt reaktion, emme olisi lähes yhtä kiinnostuneita", sanoi Hudson, "koska silloin reaktiolla ei todennäköisesti olisi merkitystä Europa-kemian kannalta. Se olisi laboratorion uteliaisuus. ” Mutta reaktio jatkui, mikä tarkoittaa, että se voi olla merkittävä sekä Euroopassa että Ganymedessä ja Callistossa, vielä kahdessa Jupiterin kuussa ja muissa paikoissa, joissa on sekä vettä että rikkidioksidia.
Reaktio muutti neljänneksen lähes kolmannekseksi rikkidioksidista eri tuotteiksi. "Tämä on odottamattoman korkea saanto tälle kemialliselle reaktiolle", Loeffler sanoi. "Olisimme tyytyväisiä viiteen prosenttiin."
Lisäksi tuotetut positiiviset ja negatiiviset ionit reagoivat muiden molekyylien kanssa. Tämä voi johtaa kiehtovaan kemiaan, etenkin koska bisulfiitti, erään tyyppinen rikki-ioni, ja jotkut muut tämän reaktion tuotteet ovat tulenkestäviä ja kestäviä kestämään melko pitkään.
Tämä uusi löytö nostaa varmasti uusia etähavaintoja Euroopasta selvittääkseen, löytyykö todisteita reaktioihin perustuvista tuotteista.
Lähde: JPL
