En undersøgelse af antarktiske ishylder tyder på, at isskallen, der dækker Jupiters måne Europa, kan indeholde en betydelig mængde undervands "sne". Dette kan få vigtige konsekvenser for NASAs kommende Europa Clipper-mission, som har til formål at bruge jordgennemtrængende radar til at studere isskallen og havet nedenunder.
Undersøgelsen blev udført af et hold i USA ledet af Natalie Wolfenbarger ved University of Texas i Austin og fokuserede på to processer, hvorved antarktiske ishylder vokser fra bunden. Undersøgelsen har også implikationer for vores forståelse af, om der er opstået liv i Europas hav, som er indkapslet i en isskal på omkring 15-25 km tyk.
Ved at undersøge de dynamiske træk, der vises på overfladen af Europas isskal, har forskere fundet overbevisende beviser for, at havet nedenunder konstant interagerer med dets isskal. Indtil videre har de nederste lag af denne skal dog vist sig at være sværere at studere.
To mekanismer
For at lære mere om de processer, der kan udspille sig under Europas overflade, trak Wolfenbarger og kolleger paralleller med oceanisk is på vores egen planet. I Jordens polarområder vokser ishylder fra bunden gennem to mulige mekanismer. Den ene er congelation, hvorved is fryser ved grænsefladen mellem isen og vandet direkte under den. Den anden mekanisme involverer skabelsen af frazil-is, som dannes som millimeterstore, tilfældigt formede krystaller i søjler af underafkølet vand. Disse søjler forhindres i at fryse mere fuldstændigt af turbulente strømme. Under flydende kræfter rejser disse krystaller opad for at hvile på undersiden af isen, hvor de ligner undervandssne.
Holdet sammenlignede hver mekanismes bidrag til isdannelse ved at undersøge en række iskerner indsamlet fra ishylder i Antarktis. De siger, at dette miljø er en tæt analog til temperaturen, trykket og saltindholdet i Europas indlandsis. Nogle af disse prøver blev indsamlet fra træk som sprækker og gletsjertunger, hvor isen er tyndere. Andre blev samlet fra gamle ishylder, som kan blive flere kilometers tykke.
Deres analyse afslørede, at kongelation dominerede den gradvise fortykkelse af ældre is. På Europa ville denne proces blive drevet af den gradvise afkøling af månens solide indre. I modsætning hertil er det mest sandsynligt, at frazil-is ophobes, hvor isen tynder ud - enten i små sprækker og brud eller i varmere områder, der ofte findes på lavere breddegrader. På Europa bliver store dele af isskallen også opvarmet og tyndet ud gennem tidevandsopvarmning, som genereres af Jupiters tyngdekraft.
Lav saltholdighed
Holdet fandt også ud af, at disse mekanismer skaber havis med meget forskellige saltholdigheder. Mens frazil-is beholdt lige omkring 0.1 % af saltindholdet af vand, hvorfra den dannedes, havde kongelationsis et saltindhold på omkring 10 % af det lokale vand. Saltholdighed påvirker i høj grad en række vigtige egenskaber ved havisen: herunder dens styrke, varmeledning og dens mekaniske reaktioner på havstrømme nedenunder.
Jupiters måne Europa kunne lyse i mørket
Issammensætningen kan også påvirke beboeligheden af grænsefladen mellem is og hav. Selvom liv kun er til stede dybere nede i Europas hav, foreslår holdet, at biosignaturer kan være fanget mellem akkumulerede frazil-iskrystaller på undersiden af dens iskappe.
Disse indsigter kan give vigtig vejledning til NASAs Europa Clipper-mission, der er planlagt til opsendelse i 2024. Ved hjælp af radar vil rumfartøjet søge under månens iskolde skal – med det mål at afgøre, om dets flydende hav kan rumme forhold, der er egnede til, at liv kan opstå.
Undersøgelsen er beskrevet i Astrobiology.
