Europa. Kuvan luotto: NASA Klikkaa suuremmaksi
Löytö, jonka mukaan Jupiterin kuun Europa-alueella on todennäköisesti kylmä, suolainen valtameri sen jäätyneen kuoren alla, on asettanut Europa aurinkojärjestelmäämme koskeviin lyhyisiin kohteisiin, joita astrobiologit haluaisivat tutkia edelleen. Maajärjestelmän prosessit II -konferenssissa Calgaryssa, Kanadassa, planeettageologi ja geologian professori Ron Greeley, Arizonan osavaltion yliopistossa Phoenixissa, Arizonassa, piti puheen, jossa tiivistettiin, mitä Jupiterista ja sen kuista on tiedossa ja mitä on vielä jäljellä. .
On ollut kuusi avaruusalusta, jotka ovat tutkineet Jupiter-järjestelmää. Kaksi ensimmäistä olivat Pioneer-avaruusaluksia 1970-luvulla, jotka lentävät Jupiter-järjestelmän kautta ja tekivät lyhyitä havaintoja. Niitä seurasi Voyager I ja II -alusta, joka antoi meille ensimmäiset yksityiskohtaiset näkemykset Galilean satelliiteista. Mutta suurin osa tiedoista on saatu Galileo-operaatiosta. Äskettäin siellä oli Cassini-avaruusaluksen lentotapa, joka meni Jupiterin läpi ja teki havaintoja matkallaan Saturniin, missä se on tällä hetkellä toiminnassa. Mutta melkein kaikki, mitä tiedämme Jupiter-järjestelmän geologiasta, ja erityisesti Galilean satelliitit (Io, Europa, Ganymede ja Callisto), tulivat Galileo-operaatiosta. Galileo antoi meille uskomattoman paljon tietoa, jota analysoimme vielä tänään.
Galilean satelliitteja on neljä. Io, sisin, on vulkaanisesti aktiivisin kohde aurinkojärjestelmässä. Se saa sisäisen energiansa sisätiloissa tapahtuvasta vuorovesirasituksesta, kun sitä työnnetään ja vedetään Europa-Jupiterin väliin. Siellä näkemämme räjähtävä tulivuori on erittäin vaikuttava. On putkia, jotka karkataan noin 200 km (124 mailia) pinnan yläpuolelle. Näemme myös pintaan purkautuvan laavavirtauksen muodossa olevan vulkanismin. Nämä ovat erittäin korkean lämpötilan, erittäin nestevirtauksia. Io: lla näemme nämä virtaukset ulotumassa satoja kilometrejä pinnan yli.
Kaikki Galilean satelliitit ovat elliptisiä kiertoratoja, mikä tarkoittaa, että joskus ne ovat lähempänä Jupiteria, toisinaan kauempana ja naapurit työntävät ja vetävät niitä. Se tuottaa sisäisen kitkan riittävään tasoon, Io: n tapauksessa, sisätilojen sulattamiseksi ja tulivuorten “ajamiseksi”. Samat prosessit tapahtuvat myös Euroopassa. Ja on mahdollista, että Europagesissa jäisen kuoren alla tapahtuu silikaattivulkanismia.
Ganymede on aurinkokunnan suurin satelliitti. Siinä on ulkoinen jäinen kuori. Katsomme, että siinä on nestemäisen veden alapuoleinen jäämeri silikaattisydämen päällä ja kenties pieni sisäinen metallinen ydin. Ganymede on ollut geologisten prosessien alaisena sen muodostumisen jälkeen. Sillä on monimutkainen historia, jota hallitsevat tektoniset prosessit. Näemme yhdistelmän hyvin vanhoja ominaisuuksia ja hyvin nuoria ominaisuuksia. Voimme nähdä pinnallaan monimutkaiset muodonmuodot, jotka leikkaavat vanhempia murtumakuvioita. Pinta murtuu lohkoiksi, joita on siirretty vallitsevan, ilmeisesti nestemäisen sisätilan ympärille. Näemme myös aikaisen pommituksen ajanjakson vaikutushistorian. Ganymeden tektonisen historian purkaminen on meneillään.
Callisto on Galilean satelliittien uloin alue. Sekin on joutunut iskupommitukseen, mikä heijastaa aurinkokunnan ja erityisesti Jupiter-järjestelmän varhaista lisääntymishistoriaa. Pinta-alaa hallitsevat kaiken kokoiset kraatterit. Mutta meitä yllättyi erittäin pienten iskulaitteiden ilmeisestä puutteesta. Naapurissaan, Ganymedessä, näemme hyvin pieniä iskulaatikoita; Emme näe niitä Callistossa. Mielestämme on jonkinlainen prosessi, joka poistaa pienet kraatterit - mutta vain valituilla kuun alueilla. Tätä mysteeriä ei ole ratkaistu: Missä prosessissa pienet kraatterit poistetaan tietyiltä alueilta, tai vaihtoehtoisesti, jos ne eivät olisi muodostuneet sinne jostain syystä aluksi? Tämä on jälleen käynnissä olevan tutkimuksen aihe.
Se, josta haluan puhua ensisijaisesti, on kuitenkin Europa. Europa on suunnilleen maapallon kuun kokoinen. Se on pääasiassa silikaattiesine, mutta siinä on H2O: n ulkokuori, jonka pinta on jäätynyt. Silikaatin sisätilojen peittämä vesimäärä ylittää kaiken maapallon veden. Tämän veden pinta on jäätynyt. Kysymys kuuluu: Mikä on tuon jäädytetyn kuoren alla? Onko kiinteää jäätä aina pohjaan asti, vai onko siellä nestemäistä merta? Mielestämme jäisen kuoren alla on nestemäistä vettä, mutta emme oikein tiedä sitä varmasti. Ideamme perustuvat malleihin, ja kuten kaikkia malleja, niitä tutkitaan edelleen.
Syy, jonka mielestä Europa-alueella on nestemäinen valtameri, johtuu Europa-ympäristön aiheuttaman magneettikentän käyttäytymisestä, joka mitattiin Galileon magnetometrillä. Jupiterilla on valtava magneettikenttä. Se puolestaan indusoi magneettikentän, ei vain Euroopassa, vaan myös Ganymedessä ja Callistossa. Tapa, jolla indusoitu magneettikenttä toimii, on yhdenmukainen suolaisen nestemäisen valtameren läsnäolon kanssa, ei vain Euroopassa, vaan myös Ganymedessä ja Callistossa.
Tiedämme, että pinta on vesijää. Tiedämme, että läsnä on ei-jääkomponentteja, joihin sisältyy erilaisia suoloja. Ja me tiedämme, että pinta on geologisesti käsitelty: se on murtunut, parantunut, hajotettu toistuvasti. Näemme pinnalla myös suhteellisen vähän iskukraattereita. Tämä osoittaa, että pinta on geologisesti nuori. Europa voisi olla jopa geologisesti aktiivinen tänään. Erityisesti yhden alueen kuvissa näkyy voimakkaasti hajotettu pinta. Jäiset levyt on hajotettu toisistaan ja siirretty uusiin asentoihin. Materiaali on huuhtoutunut halkeamien väliin, sitten ilmeisesti jäätynyt, ja ajattelemme, että tämä voisi olla yksi niistä paikoista, joissa oli ylävirtausmateriaalia.
Meillä on taipumus unohtaa planeettatieteiden asioiden mittakaava. Mutta nämä jäiset lohkot ovat valtavia. Kun ajatellaan tulevaisuuden etsintää, haluaisimme nousta pintaan ja tehdä tiettyjä avainmittauksia. Joten meidän on ajateltava avaruusaluksia, jotka voisivat laskeutua tällaisessa maastossa. Koska juuri näissä paikoissa voi olla materiaalia, joka on johdettu jään alapuolelta, ne ovat tutkimuksen ensisijainen tavoite. Ja silti, kuten planeettatutkimuksessa usein käy, mielenkiintoisimpiin paikkoihin on vaikeinta päästä.
Joten mitä haluaisimme tietää? Ensimmäinen ja tärkein asia on ”valtameri-käsite”. Onko nestemäistä vettä olemassa vai ei? Onko jääkuori paksu vai ohut? Jos siellä on valtameri, kuinka paksua se jäinen kuori on? Tämä on erittäin tärkeää tietää, kun mietitään mahdollisen nestemäisen valtameren tutkimista Europa-sivustolla: Jos haluamme päästä merelle, kuinka syvän meidän on mentävä jään läpi? Mikä on pinnan ikä? Sanomme "nuori", mutta se on vain suhteellinen termi. Onko se tuhansia, satoja tuhansia, miljoonia vai jopa miljardeja vuosia vanhoja? Mallit mahdollistavat melkoisen leviämisen ikäryhmissä iskulaatikon taajuuden perusteella. Mitkä ovat nykyiset ympäristöt, jotka ovat suotuisia astrobiologialle? Ja mitä ympäristöjä oli aikaisemmin? Oliko he samat, vai ovatko ne muuttuneet ajan myötä? Näihin kysymyksiin vastaukset vaativat uutta tietoa.
Toinen asia, joka herättää kiinnostustamme tutkia Galilean satelliitteja, on yrittää ymmärtää niiden geologista historiaa. Jossain määrin näkemämme monimuotoisuus Iosta Euroopasta Ganymedeen ja Callistoon voi olla sidottu järjestelmään johtavan vuoroveden energian määrään. Suurin vuorovesienergia ohjaa vulkaanisuutta, joka on niin hallitseva Iossa. Toisessa ääripäässä erittäin pieni vuorovesienergia Callistossa johtaa iskukertoimen säilymiseen. Europa ja Ganymede ovat näiden kahden ääritapauksen välillä.
Jupiterin kolmen jäisen kuun (Europa, Ganymede ja Callisto) kokonaispinta-ala on suurempi kuin Marsin pinta-ala ja on itse asiassa suunnilleen yhtä suuri kuin koko maapallon pinta-ala. Joten kun keskustelemme jäisten Galilean satelliittien etsinnästä, on paljon maastoa peitettävä.
Mitä tulee tulevaisuuden etsintään, haluan kertoa pienen historian. Kolme vuotta sitten NASA perusti Prometheus-projektin. Prometheus-projekti sisältää ydinvoiman kehittämisen ja ydinvoiman käytön, jota ei ollut ajateltu vakavasti pitkään aikaan. Ensimmäinen Prometheus-projektissa lennetty tehtävä oli Jupiter Icy Moons Orbiter tai JIMO. Tavoitteena oli tutkia kolme jäistä kuua Jupiter-järjestelmän yhteydessä. Se oli erittäin kunnianhimoinen projekti. No, aiemmin tänä vuonna JIMO peruutettiin. Mutta näyttää siltä, että ensi vuonna hyväksytään geofysikaalinen kiertäjä Euroopalle. Avaruusaluksen käynnistämisen ensimmäisiä vaiheita harkitaan nyt. Europa on erittäin tärkeä tutkimuksen painopiste, ja tunnustaen tämän prioriteetin, tämä tehtävä todennäköisesti tapahtuu.
Miksi olemme niin kiinnostuneita Euroopasta? Kun puhumme astrobiologiasta, otamme huomioon kolme elämän ainesosaa: vesi, oikea kemia ja energia. Heidän läsnäolo ei tarkoita, että elämän maaginen kipinä olisi koskaan tapahtunut, mutta nämä ovat asioita, jotka mielestämme vaaditaan elämää varten. Ja niin, kuten totesin, kaikki Jupiterin jäiset kuut ovat potentiaalisia kohteita. Mutta Europa on ensisijainen tavoite, koska sillä näyttää olevan suurin sisäinen energia.
Joten tietysti ensin haluamme tietää: Onko olemassa valtameri, kyllä vai ei?
Mikä sitten on jäisen kuoren kolmiulotteinen kokoonpano? Tiedämme, että organismit voivat elää murtumissa ja halkeamissa arktisella jäällä. Tällaisia halkeamia esiintyy todennäköisesti myös Euroopassa, ja ne saattavat olla kapeita, jotka ovat erittäin kiinnostavia astrobiologian kannalta.
Sitten haluamme kartoittaa orgaaniset ja epäorgaaniset pintakoostumukset. Nykyisissä tiedoissa näemme, että pinta on heterogeeninen. Se ei ole vain puhdasta jäätä pinnalla. Jotkut alueet näyttävät olevan rikkaampia kuin jääkomponentit kuin muut paikat. Haluamme kartoittaa tuon materiaalin.
Haluamme myös kartoittaa mielenkiintoiset pintaominaisuudet ja tunnistaa paikat, jotka ovat tärkeimpiä tulevaisuuden etsinnän kannalta, mukaan lukien maa-alueet.
Sitten haluamme ymmärtää Europaa Jupiter-ympäristössä. Esimerkiksi, miten Jupiterin asettama säteilyympäristö vaikuttaa pintakemiaan Euroopassa?
Viime kädessä haluamme päästä alas pintaan, koska voimme tehdä monia asioita vain pinnalta. Meillä on paljon runsaasti tietoja Galileo-operaatiosta, ja toivomme saavan vielä enemmän potentiaalisesta Europa-operaatiosta, mutta se on etäkartoituksen tietoja. Seuraavaksi haluamme saada laskimen pinnalle, joka voisi tehdä joitain kriittisiä maa-totuuden mittauksia, sijoittaaksesi kaukokartoitustiedot kontekstiin. Ja niinpä tiedeyhteisössä olemme sitä mieltä, että seuraavassa Europa-operaatiossa ja Jupiter-järjestelmässä pitäisi olla jonkinlainen purettu paketti. Mutta tapahtuuko tämä todella vai ei, pysy kuulolla!
Alkuperäinen lähde: NASA Astrobiology
