Z Europy tryska woda. Nie z naszej, ale tej obok Jowisza
2020-05-14. Radosław Kosarzycki
Dwadzieścia lat temu, przelatując w pobliżu Europy, jednego z czterech głównych księżyców Jowisza, sonda Galileo mogła zaobserwować gejzery wody. Międzynarodowa grupa naukowców odkryła nowe dowody na to, że do erupcji faktycznie mogło dojść.
W swoich symulacjach komputerowych, badacze starali się odtworzyć dane zebrane przez detektor cząstek zainstalowany na pokładzie sondy. Za każdym razem udawało się to dopiero gdy uwzględniano obecność wody.
Pokryta skorupą lodową Europa posiada w swoim wnętrzu globalny ocean ciekłej wody, przez co teoretycznie może posiadać warunki sprzyjające powstaniu prostych form życia. Jeżeli faktycznie, przez szczeliny w powierzchni w przestrzeń kosmiczną tryska woda z tego oceanu, kolejne sondy kosmiczne zmierzające do Jowisza będą mogły bezpośrednio zbadać tę wodę.
Europa
Średnica: 3122 km
Odległość od Jowisza: 671 000 km
Okres obiegu Jowisza: 3,5 dnia
Temperatura powierzchni: -171 stopni Celsjusza
Ciśnienie atmosferyczne: 1 μPa (100% tlen)
Jeden z najciekawszych globów w Układzie Słonecznym. Pod pokrywającą cały glob skorupą lodową może znajdować się ocean ciekłej wody, w którym może być nawet dwa razy więcej wody niż na Ziemi. Istnienie oceanu w tak dużej odległości od Słońca może być możliwe dzięki oddziaływaniom pływowym ze strony Jowisza i sąsiadujących z Europą księżyców, które odkształcają ją i tym samym ogrzewają jej wnętrze.
Przynajmniej w teorii, na dnie oceanu, na styku wody i skał, mogą istnieć kominy hydrotermalne. Zważając na fakt, że niektóre teorie mówią, że życie na Ziemi zaczęło się właśnie w bezpośrednim otoczeniu takich kominów, to może się okazać, że wewnątrz oceanu skrytego pod lodową skorupą Europy, znajduje się jakieś prymitywne życie. Stąd i szczególne zainteresowanie badaczy tym księżycem.
Warstwowa struktura wewnętrzna obejmująca jądro z ciekłego żelaza, rzadka atmosfera bogata w tlen, własne pole magnetyczne – te wszystkie cechy sprawiają, że Europa bardziej przypomina planety niż zwykłe księżyce. Jakby tego było, pod grubą na 5-20 km skorupą lodową znajduje się podpowierzchniowy ocean ciekłej wody.
Dzięki nowym obliczeniom przeprowadzonym przez badaczy z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), mamy coraz więcej dowodów na to, że ten konkretny księżyc Jowisza tryska uwalnia część tej wody w przestrzeń kosmiczną w trakcie erupcji kriowulkanicznych. Takie samo zachowanie wykazuje także Enceladus, jeden z mniejszych księżyców Saturna. Obecność tych gejzerów potwierdziła ostatecznie sonda Cassini uwieczniając je na fantastycznych zdjęciach.
Podobnych dowodów ostatecznych w przypadku Europy jeszcze brakuje. „Niemniej jednak różne teorie, modele i sporadyczne obserwacje wskazują, że Europa także tryska gejzerami” – mówi dr Elias Roussos z MPS.
W ciągu ostatnich kilku lat badacze z kilku europejskich i amerykańskich instytutów niezależnie od siebie znajdowali dodatkowe dowody wskazujące na obecność gejzerów. Część z tych badaczy skupiła się na danych z magnetometru zainstalowanego na pokładzie sondy Galileo, która w latach 1995-2003 badała układ Jowisza. W trakcie bliskiego przelotu w pobliżu Europy w 2000 r. sonda zmierzyła odchylenie pola magnetycznego Jowisza w pobliżu księżyca. Za odchylenie mógł odpowiadać gejzer wody, który pojawił się w tym samym czasie.
Dane z detektora cząstek też wskazują na gejzery
Pole magnetyczne Jowisza jest dwudziestokrotnie silniejsze od ziemskiego i rozciąga się na kilka milionów kilometrów w przestrzeń kosmiczną. Europa znajduje się wewnątrz tej magnetosfery.
Przelatując w pobliżu Europy, sonda Galileo zarejestrowała znaczący spadek ilości protonów w jej otoczeniu. Wcześniej naukowcy podejrzewali, że być może to sam księżyc przesłonił detektor. Jednak teraz wyrafinowane symulacje komputerowe analizując ruch wysokoenergetycznych protonów w trakcie przelotu próbowały odtworzyć pomiary przeprowadzone za pomocą EPD. Udało się to dopiero wtedy kiedy uwzględniono obecność gejzerów wody, które wpłynęły na otoczenie Europy. Gdy wysoko-energetyczne protony zderzają się z obojętnymi cząstkami atmosfery księżyca lub wyrzucanymi przez gejzer, przechwytują elektrony i przestają być energetyczne. Dzięki temu nie są już uwięzione w polu magnetycznym Jowisza i mogą go opuścić.
Nadchodzące misje kosmiczne do Jowisza
Jeżeli faktycznie z powierzchni Europy tryskają gejzery wody z podpowierzchniowego oceanu, przyszłe sondy kosmiczne odwiedzające ten układ będą miały unikalną okazję do bezpośredniego zbadania wody pochodzącej z oceanu skrywanego pod powierzchnią księżyca.
JUICE – Jupiter Icy Moons Explorer
W 2022 r,. Europejska Agencja Kosmiczna wyśle w kierunku Jowisza sondę, której zadaniem będzie badanie trzech największych księżyców planety: Ganimedesa, Europy i Kallisto. JUICE dotrze do układu Jowisza w 2029 r. po 88 miesiącach podróży, w trakcie których pięciokrotnie skorzysta z asysty grawitacyjnej.
Podczas dolotu do planety, sonda przeleci w pobliżu Ganimedesa, a siedem i pół godziny później wejdzie na orbitę wokół Jowisza, na której będzie badała magnetosferę Jowisza oraz przeleci w pobliżu Ganimedesa, Europy i Kallisto. We wrześniu 2032 r. JUICE wejdzie na orbitę wokół Ganimedesa stając się pierwszą sondą krążącą wokół księżyca innego niż Księżyc. Pół roku później sonda ustabilizuje się na orbicie kołowej na wysokości 500 km nad powierzchnią Ganimedesa skąd będzie go badała już do końca misji. Gdy zapasy paliwa będą już na wyczerpaniu, JUICE zostanie celowo zepchnięty z orbity i rozbije się o powierzchnię księżyca.
W trakcie swojej misji JUICE wykona badania porównawcze wszystkich trzech księżyców. W przypadku Europy skupi się na związkach chemicznych niezbędnych dla życia oraz na badaniu procesów formowania struktur widocznych na jej powierzchni. W trakcie bliskich przelotów w pobliżu Europy sonda spróbuje ustalić minimalną grubość pokrywy lodowej nad niedawno aktywnymi obszarami powierzchni.
W dalszej części swojej misji sonda skupi się już na Ganimedesie, największym księżycu w Układzie Słonecznym, który także najprawdopodobniej posiada pod powierzchnią ocean ciekłej wody. Dzięki temu, że JUICE spędzi znaczącą ilość czasu na orbicie wokół księżyca, będziemy w stanie dokładnie poznać jego powierzchnię, stworzyć jego mapy, poznać fizyczne właściwości lodu pokrywającego księżyc oraz zbadać jego rzadką atmosferę i magnetosferę.
Europa Clipper
W 2024 r. w kierunku Jowisza poleci sonda Europa Clipper opracowywana i budowana obecnie przez NASA. Tym razem będzie to sonda, której głównym celem będzie właśnie Europa. Pierwotnie planowano, że Clipper zostanie wysłany bezpośrednio w kierunku Jowisza na szczycie rakiety SLS (Space Launch System), dzięki czemu dotrze do celu w zaledwie trzy lata. Zważając jednak na opóźnienia w budowie i testach SLS, rozważane jest także wykorzystanie rakiety Delta IV Heavy lub Falcon Heavy. W takim przypadku niezbędne będzie skorzystanie z asysty grawitacyjnej ze strony Wenus, Ziemi i jeszcze raz Ziemi, a tym samym czas lotu wydłuży się do 6 lat.
Po dolocie do Jowisza sonda wejdzie na eliptyczną orbitę wokół planety, na której 44 razy zbliży się do Europy, aby szczegółowo ją badać. Pierwotnie rozważano wprowadzenie sondy bezpośrednio na orbitę wokół Europy, ale księżyc ten znajduje się w tak silnym polu magnetycznym Jowisza, że mogłoby ono być bardzo szkodliwe dla Clippera.
Celem misji jest zbadanie Europy, sprawdzenie jej przyjazności dla życia oraz uzyskanie danych, które pozwolą wybrać najlepsze miejsce lądowania dla przyszłego lądownika. Sonda będzie starała się potwierdzić i scharakteryzować podpowierzchniowy ocean wody oraz zbadać pochodzenie struktur widocznych na powierzchni księżyca.
Europa
Budowa wewnętrzna Europy
Gejzery strzelające z powierzchni Enceladusa, księżyca Saturna, sfotografowane przez sondę Cassini
Sonda Galileo w 1983 r.
Sonda JUICE
Sonda Europa Clipper
https://www.spidersweb.pl/2020/05/gejze ... owisz.html
