Παγωμένοι ωκεανοί υπάρχουν σε μακρινά φεγγάρια. Γιατί δεν είναι κατεψυγμένα στερεά; | Περιοδικό Quanta

Για το μεγαλύτερο μέρος της ύπαρξης της ανθρωπότητας, η Γη ήταν ο μόνος γνωστός κόσμος ντυμένος με ωκεανούς, φαινομενικά διαφορετικός από οποιοδήποτε άλλο κοσμικό νησί.

Αλλά το 1979, τα δύο διαστημόπλοια Voyager της NASA πέταξαν δίπλα στον Δία. Το φεγγάρι του, Ευρώπη, ένα παγωμένο βασίλειο, ήταν διακοσμημένο με αυλακώσεις και κατάγματα - υπονοεί ότι μπορεί να υπάρχει κάτι δυναμικό κάτω από την επιφάνειά του.

«Μετά το Voyager, οι άνθρωποι υποψιάζονταν ότι η Ευρώπη ήταν περίεργη και ότι μπορεί να είχε έναν ωκεανό», είπε. Φράνσις Νίμμο, πλανητικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz.

Στη συνέχεια, το 1996, το διαστημόπλοιο Galileo της NASA πέρασε από την Ευρώπη και εντόπισε ένα παράξενο μαγνητικό πεδίο που ερχόταν από μέσα. «Δεν καταλάβαμε τι ήταν», είπε Μάργκαρετ Κίβελσον, διαστημικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες που ήταν υπεύθυνος για το μαγνητόμετρο του διαστημικού σκάφους. Τελικά, εκείνη και η ομάδα της συνειδητοποίησαν ότι ένα ηλεκτρικά αγώγιμο ρευστό - κάτι μέσα στο φεγγάρι - έτρεμε σε απόκριση στο τεράστιο μαγνητικό πεδίο του Δία. «Το μόνο πράγμα που είχε νόημα», είπε ο Κίβελσον, «ήταν αν υπήρχε ένα κέλυφος υγρού λιωμένου κάτω από την επιφάνεια του πάγου».

Το 2004, το διαστημόπλοιο Cassini της NASA έφτασε στον Κρόνο. Όταν παρατήρησε το μικρό φεγγάρι του Κρόνου, τον Εγκέλαδο, βρήκε αυλακωτό παγωμένα λοφία εκρήγνυται από τεράστια χάσματα στο νότιο πόλο της Σελήνης. Και όταν το Cassini πέταξε μέσα από αυτά τα στόμια, τα στοιχεία ήταν αναμφισβήτητα - αυτός ήταν ένας αλμυρός ωκεανός που αιμορραγούσε έντονα στο διάστημα.

Τώρα οι ωκεανοί της Γης δεν είναι πλέον μοναδικοί. Είναι απλά περίεργοι. Υπάρχουν στην ηλιόλουστη επιφάνεια του πλανήτη μας, ενώ οι θάλασσες του εξωτερικού ηλιακού συστήματος είναι κρυμμένες κάτω από πάγο και λουσμένες στο σκοτάδι. Και αυτοί οι υπόγειοι υγροί ωκεανοί φαίνεται να είναι ο κανόνας για το ηλιακό μας σύστημα, όχι η εξαίρεση. Εκτός από την Ευρώπη και τον Εγκέλαδο, σχεδόν σίγουρα υπάρχουν και άλλα φεγγάρια με ωκεανούς καλυμμένους με πάγο. Ένας στόλος διαστημικών σκαφών θα τα εξερευνήσει λεπτομερώς την επόμενη δεκαετία.

Όλα αυτά εγείρουν ένα φαινομενικό παράδοξο. Αυτά τα φεγγάρια υπάρχουν στις παγωμένες περιοχές του ηλιακού μας συστήματος για δισεκατομμύρια χρόνια - αρκετά ώστε η υπολειμματική θερμότητα από τη δημιουργία τους να έχει διαφύγει στο διάστημα πριν από αιώνες. Οποιεσδήποτε υπόγειες θάλασσες θα πρέπει να είναι πλέον συμπαγής πάγος. Πώς μπορούν λοιπόν αυτά τα φεγγάρια, που περιφέρονται τόσο πολύ πέρα ​​από τη ζεστασιά του ήλιου, να έχουν ωκεανούς σήμερα;

Τα αυξανόμενα στοιχεία δείχνουν ότι μπορεί να υπάρχουν πολλοί τρόποι διατήρησης των ωκεανών σε υγρό νερό για δισεκατομμύρια χρόνια. Η αποκωδικοποίηση αυτών των συνταγών θα μπορούσε να επιταχύνει την προσπάθειά μας να προσδιορίσουμε πόσο εύκολο ή ενοχλητικό είναι να εμφανιστεί η ζωή σε ολόκληρο τον κόσμο. Πρόσφατα αναλύθηκε δεδομένα από παλιά διαστημόπλοια, καθώς και πρόσφατες παρατηρήσεις από τη NASA Διαστημόπλοιο Juno και την Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, προσθέτουν στα αυξανόμενα στοιχεία ότι αυτοί οι θερμοί ωκεανοί περιέχουν χημεία ευεργετική για τη βιολογία και ότι το εσωτερικό ηλιακό σύστημα δεν είναι το μόνο μέρος που η ζωή θα μπορούσε ενδεχομένως να αποκαλέσει σπίτι.

Αυτά τα ωκεάνια φεγγάρια προσφέρουν επίσης μια μεγαλύτερη πιθανότητα. Οι εύκρατοι, δυνητικά βιώσιμοι ωκεανοί θα μπορούσαν να είναι μια αναπόφευκτη συνέπεια του σχηματισμού πλανητών. Μπορεί να μην έχει σημασία πόσο μακριά είναι ένας πλανήτης και τα φεγγάρια του από την πυρηνική φωτιά του αστεριού τους. Και αν αυτό είναι αλήθεια, τότε ο αριθμός των τοπίων που θα μπορούσαμε να εξερευνήσουμε στην αναζήτησή μας για ζωή πέρα ​​από τη Γη είναι σχεδόν απεριόριστος.

«Οι ωκεανοί κάτω από παγωμένα φεγγάρια φαίνονται παράξενοι και απίθανοι», είπε Στίβεν Βανς, αστροβιολόγος και γεωφυσικός στο Jet Propulsion Laboratory της NASA.

Κι όμως, προκλητικά, αυτές οι εξωγήινες θάλασσες παραμένουν υγρές.

Ένας ωκεανός τυλιγμένος με καθρέφτη

Οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι μια χούφτα φεγγάρια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Δία και τον Κρόνο - και ίσως ακόμη και μερικά που περιστρέφονται γύρω από τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα - φιλοξενούν ωκεανούς. Ο βαρύς Γανυμήδης και η Callisto με ουλές από κρατήρες παράγουν αδύναμα μαγνητικά σήματα που μοιάζουν με την Ευρώπη. Ο καλυμμένος με ομίχλη Τιτάνας του Κρόνου, επίσης, πιθανότατα έχει έναν υπόγειο ωκεανό με υγρό νερό. Αυτά «είναι τα πέντε για τα οποία οι περισσότεροι επιστήμονες στην κοινότητα νιώθουν αρκετά σίγουροι», είπε Μάικ Σόρι, πλανητολόγος στο Πανεπιστήμιο Purdue.

Μέχρι στιγμής, η μόνη απόλυτη ωκεάνια βεβαιότητα είναι ο Εγκέλαδος. «Αυτό δεν είναι παράλογο», είπε Κάρλι Χάουετ, πλανητολόγος στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.

Στη δεκαετία του 1980, ορισμένοι επιστήμονες υποψιάστηκαν ότι ο Εγκέλαδος είχε λοφία. Ο δακτύλιος Ε του Κρόνου ήταν τόσο καθαρός και λαμπερός που κάτι —ίσως από ένα από τα φεγγάρια του— πρέπει να διαρρέει στο διάστημα και να το αναζωογονεί συνεχώς. Αφού το Cassini είδε τελικά αυτή τη μαγεία που γαρνίρει τον πλανήτη σε δράση, οι επιστήμονες αμφισβήτησαν εν συντομία εάν τα νότια πολικά λοφία του φεγγαριού μπορεί να είναι το έργο του ηλιακού φωτός που εξατμίζει τον πάγο στο κέλυφος του φεγγαριού - λίγο σαν τον ξηρό πάγο που βράζει όταν θερμαίνεται, ίσως από το φως του ήλιου.

«Για ένα διάστημα, υπήρχε αυτό το επιχείρημα σχετικά με το αν έπρεπε να υπάρχει ωκεανός», είπε ο Nimmo. «Αυτό που πραγματικά κάρφωσε ήταν όταν ο [Cassini] πέταξε μέσα από το λοφίο και βρήκαν αλάτι - χλωριούχο νάτριο. Αυτός είναι ένας ωκεανός." Υπήρχε ακόμη μια πιθανότητα αυτά τα λοφία να εκρήγνυνται από μια μικρότερη, πιο απομονωμένη θάλασσα. Αλλά περαιτέρω παρατηρήσεις του Cassini αποκάλυψαν ότι το κέλυφος του Εγκέλαδου λικνίζεται τόσο απότομα μπρος-πίσω που πρέπει να χωριστεί από το βαθύτερο εσωτερικό του φεγγαριού με έναν παγκόσμιο ωκεανό.

Τα λοφία αντλούν επίσης υδρογόνο και χαλαζία, σημάδια δραστηριότητας υδροθερμικών αεραγωγών βαθέων υδάτων, είπε Φρανκ Πόστμπεργκ, πλανητολόγος στο Ελεύθερο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου. Στη Γη, τέτοιοι αεραγωγοί παράγουν τη θερμότητα και τη χημεία που απαιτούνται για να τροφοδοτήσουν τα οικοσυστήματα που υπάρχουν πέρα ​​από το ηλιακό φως - κοινότητες οργανισμών που κάποτε οι επιστήμονες πίστευαν ότι δεν μπορούσαν να υπάρχουν στον φωτοσυνθετικά εξαρτώμενο κόσμο μας.

Αλλά τι θα μπορούσε να τροφοδοτεί ένα σύστημα εξαερισμού αρκετά ισχυρό ώστε να θερμαίνει έναν ολόκληρο ωκεανό; Ένα άλλο φεγγάρι - αυτό της πύρινης ποικιλίας - θα παρείχε αυτές τις ενδείξεις.

Οι αιώνιες, κολασμένες παλίρροιες

Τον Ιούνιο του 1979, ένα μήνα πριν από την κοντινή πτήση του Voyager 2 στην Ευρώπη, οι επιστήμονες ανακοίνωσε ότι το Voyager 1 είχε δει τιτανικά λοφία σε σχήμα ομπρέλας να υψώνονται στο διάστημα πάνω από το Io - τα εκρηκτικά δακτυλικά αποτυπώματα πολλών ηφαιστείων.

Αυτή η παρατήρηση θα έπρεπε να ήταν μπερδεμένη: Ο ηφαιστειασμός απαιτεί μια εσωτερική πηγή θερμότητας και η Ιώ, όπως και τα άλλα παγωμένα φεγγάρια, δεν θα έπρεπε να ήταν τίποτα περισσότερο από χόβολη. Αλλά λίγους μήνες νωρίτερα, μια ανεξάρτητη ομάδα επιστημόνων είχε σωστά προβλεπόμενη ότι η Ιώ μπορεί να είναι ένας υπερδραστήριος ηφαιστειακός κόσμος.

Είχαν βασίσει την πρόβλεψή τους στο τροχιακός χορός από τα μεγαλύτερα φεγγάρια του Δία. Για κάθε τέσσερις τροχιές που ολοκληρώνει η Ιώ, η Ευρώπη κάνει δύο και ο Γανυμήδης μία. Αυτή η τροχιακή διαμόρφωση, γνωστή ως συντονισμός, προκαλεί το Io να ταλαντεύεται εμπρός και πίσω, καθιστώντας την τροχιά του ελλειπτική. Όταν η Ιώ είναι πιο κοντά στον Δία, η βαρύτητα του πλανήτη τον τεντώνει πιο έντονα. Όταν είναι πιο μακριά, το ρυμουλκό του Δία είναι πιο αδύναμο. Αυτή η ατελείωτη βαρυτική διελκυστίνδα κάνει τη βραχώδη επιφάνεια της Ιώ μετακινηθείτε πάνω-κάτω κατά 100 μέτρα, το ίδιο ύψος με ένα κτίριο 30 ορόφων. Αυτές είναι παλίρροιες, όπως της Γης - μόνο σε συμπαγή βράχο, όχι νερό.

Αυτές οι παλίρροιες δημιουργούν τριβή μέσα στο φεγγάρι που παράγει θερμότητα. Και αυτή η παλιρροιακή θέρμανση είναι αρκετά ισχυρή για να λιώσει τον βράχο βαθιά μέσα στην Ιώ. «Η Io δεν έχει ωκεανό νερού, αλλά πιθανώς έχει ωκεανό μάγμα», είπε ο Nimmo. (Ο Γαλιλαίος έπιασε κι εκεί ένα δευτερεύον μαγνητικό πεδίο, που δημιουργήθηκε από α παγκόσμια υπόγεια δεξαμενή λιωμένου πετρώματος.)

Η Ευρώπη έχει επίσης κάποια παλιρροϊκή θέρμανση. Αλλά το πόσο αυτές οι παλίρροιες θερμαίνουν έναν ωκεανό εξαρτάται από το πού εμφανίζονται στο φεγγάρι. Με άλλα λόγια, αρκετή από αυτή τη θερμότητα χρειάζεται να φτάσει στον ωκεανό για να διατηρηθεί σε υγρή μορφή. «Η παλιρροιακή θέρμανση θα μπορούσε να συμβαίνει στο ίδιο το κέλυφος πάγου ή μπορεί να συμβαίνει στον βραχώδη πυρήνα από κάτω», είπε ο Nimmo. Οι επιστήμονες δεν ξέρουν ποιο είναι το σωστό - επομένως δεν μπορούν να πουν με βεβαιότητα πόσο η παλιρροιακή θέρμανση συμβάλλει στο υγρό εσωτερικό της Ευρώπης.

Ο Εγκέλαδος, επίσης, τεντώνεται και συμπιέζεται από το βαρυτικό του ταγκό με ένα γειτονικό φεγγάρι που ονομάζεται Διόνη. Θεωρητικά αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει παλίρροιες που θερμαίνουν το εσωτερικό του φεγγαριού. Αλλά οι παλίρροιες που δημιουργούνται από την απήχησή του με τη Dione, τουλάχιστον στα χαρτιά, δεν φαίνονται επαρκείς για να εξηγήσουν τον ωκεανό του. Οι αριθμοί δεν λειτουργούν ακόμη, είπε ο Sori, και η ποσότητα της θερμότητας που παράγεται δεν είναι αρκετή για να διατηρήσει έναν παγκόσμιο ωκεανό για τα δισεκατομμύρια χρόνια από τη γέννηση του ηλιακού συστήματος. Ίσως, όπως συμβαίνει με την Ευρώπη, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακριβώς πού οι παλίρροιες δημιουργούν θερμότητα στον Εγκέλαδο.

Ένας άλλος παράγοντας που προκαλεί σύγχυση είναι ότι οι τροχιές δεν είναι σταθερές κατά τη διάρκεια του αστρονομικού χρόνου. Καθώς τα πλανητικά συστήματα εξελίσσονται, τα φεγγάρια μεταναστεύουν και «η παλιρροιακή θέρμανση μπορεί να ενεργοποιηθεί και να σβήσει καθώς τα πράγματα μετακινούνται μέσα και έξω από διαφορετικούς συντονισμούς», είπε. Ντέιβιντ Ρότερυ, πλανητολόγος στο Ανοικτό Πανεπιστήμιο στο Ηνωμένο Βασίλειο. Οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι αυτό συνέβη με τη Miranda και την Ariel, δύο δορυφόρους του Ουρανίου που μπορεί να είναι πρώην συνεργάτες του χορού. αυτά τα φεγγάρια φαίνονται σαν να ήταν κάποτε γεωλογικά ενεργά αλλά τώρα αμφισβητήσιμα παγωμένος στους πυρήνες τους.

Με παρόμοιο τρόπο, ο Εγκέλαδος μπορεί να μην είχε πάντα τη Dione ως παρτενέρ του χορού του: Ίσως το μπούκι τους που έκανε κύκλους στον Κρόνο ξεκίνησε πιο πρόσφατα και ζέστανε ένα προηγουμένως συμπαγές φεγγάρι. Αλλά αυτό το σενάριο είναι επίσης δύσκολο να εξηγηθεί. «Είναι πιο εύκολο να κρατήσεις έναν ωκεανό γύρω και να τον συντηρήσεις, παρά να τον παγώσεις και να τον ξαναλιώσεις», είπε ο Σόρι. Έτσι, εάν η παλιρροϊκή θέρμανση είναι αποκλειστικά υπεύθυνη για τον ωκεανό του Εγκέλαδου, τότε το φεγγάρι είναι ένας βετεράνος χορευτής που έχει μπει για αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια.

Προς το παρόν, η μόνη βεβαιότητα για τον ωκεανό αυτού του φεγγαριού είναι ότι υπάρχει. Το πώς προέκυψε και το πώς εξακολουθεί να υπάρχει σήμερα, «είναι ένα από τα πραγματικά μεγάλα άλυτα ερωτήματα», είπε ο Sori. «Ο Εγκέλαδος είναι δύσκολο να το καταλάβεις».

Ραδιενεργοί Αποστάτες 

Ευτυχώς, οι εσωτερικοί χώροι με ζεστό φεγγάρι δεν εξαρτώνται αποκλειστικά από την παλίρροια.

Η μισή από την εσωτερική θερμότητα της Γης προήλθε από τη γέννησή της. Τα υπόλοιπα προέρχονται από αποσύνθεση ραδιενεργών στοιχείων. Ομοίως, τα πλούσια σε βράχια βάθη των παγωμένων φεγγαριών θα πρέπει να περιέχουν μια αξιοπρεπή ποσότητα ουρανίου, θορίου και καλίου - ραδιενεργά αποθέματα που μπορούν να μαγειρέψουν το περιβάλλον τους για εκατοντάδες εκατομμύρια, αν όχι δισεκατομμύρια, χρόνια προτού διασπαστούν σε σταθερά στοιχεία και σταματήσουν να απελευθερώνουν θερμότητα .

Τα μεγαλύτερα φεγγάρια θα έχουν ξεκινήσει με περισσότερες άφθονες κρύπτες ραδιενεργού υλικού. Και ίσως αυτό είναι το μόνο που απαιτούν οι ωκεανοί τους. «Για μεγαλύτερα φεγγάρια όπως ο Γανυμήδης και η Καλλιστώ και ο Τιτάνας, είναι κάπως αναπόφευκτα λόγω αυτού του ραδιογενούς παράγοντα», είπε ο Βανς. Μερικοί επιστήμονες υποστηρίζουν μάλιστα ότι ο Πλούτωνας έχει υπόγειο ωκεανό. Όπως τα τρία φεγγάρια, αυτός ο νάνος πλανήτης είναι πιθανώς μονωμένος από έναν αρκετά παχύ φλοιό που επιβραδύνει τη διαρροή του ραδιενεργού κλιβάνου του στο διάστημα.

Ωστόσο, οι σχετικά μικρές καρδιές στα λιλιπούτεια φεγγάρια, όπως ο Εγκέλαδος, δεν περιέχουν αρκετή ραδιενεργή ύλη για να τα κρατήσουν φρυγανισμένα για δισεκατομμύρια χρόνια. Μια μη ικανοποιητική λύση σε αυτό το αίνιγμα είναι ότι ίσως ο Εγκέλαδος μόλις είχε την τύχη: Η Ραδιενέργεια θα μπορούσε να εξηγήσει ένα πρώιμο μέρος του ωκεάνιου παρελθόντος της και ο χορός της με τη Διόνη ένα πιο πρόσφατο επεισόδιο. Ίσως «βρισκόμαστε τώρα στο σημείο της διασταύρωσης, όπου η ραδιογενής [θέρμανση] πέφτει τόσο χαμηλά που η παλιρροιακή θέρμανση αναλαμβάνει», είπε ο Postberg.

Αν ναι, ίσως ο Εγκέλαδος είναι ένας μικρόκοσμος του σύμπαντος: ένας ειρηνικός συνδυασμός παλιρροιακής θέρμανσης και ραδιενέργειας. Αυτό θα σήμαινε ότι τα ωκεάνια φεγγάρια θα μπορούσαν να υπάρχουν παντού - ή, αντίθετα, σχεδόν πουθενά.

Νεανικοί Ωκεανοί

Εναλλακτικά, και αμφιλεγόμενα, ορισμένοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι ο Εγκέλαδος θα μπορούσε να είναι εξαιρετικά νέος.

Κρύβεται στις δέσμες δεδομένων που συγκέντρωσε το διαστημικό σκάφος Cassini υπαινιγμοί ότι ο Κρόνος δεν γεννήθηκε με τους εμβληματικούς δακτυλίους του. Αντίθετα, πολλοί επιστήμονες είναι πλέον πεπεισμένοι ότι σχηματίστηκαν οι δακτύλιοι μόλις πριν από μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Νέα έρευνα που χρησιμοποιεί υπερυπολογιστές για την προσομοίωση της βίας σελήνης-σελήνης υποδηλώνει ότι οι δακτύλιοι του Κρόνου σχηματίστηκαν όταν δύο αρχαία φεγγάρια συγκρούστηκαν την εποχή που οι στεγόσαυροι περιπλανήθηκαν στη Γη. Αυτό το smashup γέμισε την τροχιά του Κρόνου με λεγεώνες από παγωμένα θραύσματα. ενώ πολλοί σχημάτισαν τους δακτυλίους, άλλοι κατέστρεψαν τα υπάρχοντα φεγγάρια και δημιούργησε νέα. Και αν τα δαχτυλίδια είναι νεαρά, ο Εγκέλαδος και μια χούφτα άλλα φεγγάρια μπορεί να είναι επίσης νέοι.

«Φαίνεται ότι οι άνθρωποι γίνονται πιο ανοιχτοί στο να αναλογιστούν ότι τα φεγγάρια είναι μικρά», είπε Jacob Kegerreis, ερευνητής στο Ερευνητικό Κέντρο Ames της NASA στο Mountain View της Καλιφόρνια και συν-συγγραφέας της πρόσφατης μελέτης σχηματισμού δακτυλίων.

Σε μια συστροφή που υποστηρίζει αυτή την ιδέα, αποδεικνύεται ότι οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πόσο χρονών είναι μερικά από τα φεγγάρια του Κρόνου. «Ο Εγκέλαδος θα μπορούσε να είναι μόνο μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια ή δεκάδες εκατομμύρια ετών», είπε ο Rothery. Αν ναι, τότε η θερμότητα από τη φρενήρη γέννησή του μπορεί να κρατά ακόμα τα νεαρά ωκεάνια υγρά.

Αλλά η ιστορία των νεαρών φεγγαριών απέχει πολύ από το να είναι βέβαιη - ο τεράστιος αριθμός των κρατήρων που εμφανίζουν πολλοί υποδηλώνει ότι τα φεγγάρια ήταν εκεί για να βιώσουν το πανδαιμόνιο που μοιάζει με φλίπερ του ηλιακού συστήματος για πολλούς έναν αιώνα. «Πιστεύω ότι, στο σύστημα του Κρόνου, κάτι παράξενο συνέβη πριν από μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια», είπε ο Nimmo. «Αλλά η εικασία μου είναι ότι όλοι οι δορυφόροι είναι 4.5 δισεκατομμυρίων ετών».

Satellite Soothsayers

Με τις αποστολές Galileo και Cassini να έχουν πεθάνει εδώ και καιρό, οι επιστήμονες εναποθέτουν τώρα τις ελπίδες τους σε δύο διαστημόπλοια: τον Jupiter Icy Moons Explorer της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, που εκτοξεύτηκε πρόσφατα και το Europa Clipper της NASA, που δεν έχει. Και οι δύο θα φτάσουν στον Δία στις αρχές της επόμενης δεκαετίας.

Και αυτό μας φέρνει πίσω στην Ευρώπη, το φεγγάρι που ανάγκασε για πρώτη φορά να ξανασκεφτούμε το κοσμικό πλαίσιο στο οποίο υπάρχουν οι θάλασσες της Γης.

Ένας από τους στόχους για το διαστημικό σκάφος Clipper —που πρόκειται να πετάξει τον Οκτώβριο του 2024— είναι (κατά τα λόγια του τον αντικειμενικό κατάλογο της αποστολής) για να «επιβεβαιώσει» ότι ο ωκεανός της Ευρώπης υπάρχει. «Υπήρχαν πολλά επιχειρήματα σχετικά με αυτή τη λέξη», είπε ο Nimmo. Ο Clipper θα μπορούσε να βρει κάτι άλλο εκτός από έναν ωκεανό. μπορεί αντ 'αυτού να υπάρχει μια παγωμένη θάλασσα γεμάτη με θύλακες λιωμένου νερού. Ή «θα μπορούσε να είναι ένα λεπτό στρώμα χρυσού», αστειεύτηκε ο Nimmo. «Νομίζω ότι είναι 99% σίγουρο ότι υπάρχει ωκεανός εκεί».

Υποθέτοντας ότι ο Clipper επιβεβαιώσει την ύπαρξη του ωκεανού της Ευρώπης, θα αρχίσει να δουλεύει χαρακτηρίζοντας το φεγγάρι και την υπόγεια θάλασσα του. Για να γίνει αυτό, το διαστημικό σκάφος θα ξεκινήσει με το να υπολογίσει ποια μόρια βρίσκονται στην επιφάνεια της Σελήνης — και, αν οι επιστήμονες είναι τυχεροί, στον ωκεανό από κάτω. Καθώς πετά δίπλα στο φεγγάρι, το Clipper θα καταπιεί τυχόν μικροσκοπική σκόνη, πάγο ή υδρατμούς που εκτοξεύονται από την επιφάνεια του φεγγαριού. Αυτά τα σωματίδια θα μελετηθούν από αυτό αναλυτής επιφανειακής σκόνης όργανο: Καθώς οι κόκκοι χτυπούν τη μεταλλική του πλάκα, εξατμίζονται και φορτίζονται ηλεκτρικά, επιτρέποντας στο όργανο να αποκαλύψει τη χημική ταυτότητα του κόκκου.

Η ελπίδα είναι ότι τα λοφία εξαερίζουν απαλά τον ωκεανό της Ευρώπης στο διάστημα, κάτι που θα έκανε την αναζήτηση του Clipper πολύ πιο εύκολη. Τέτοια στόμια μπορεί να υπάρχουν, αλλά δεν θα είναι σαν αυτά του Εγκέλαδου. μπορεί να είναι πιο διαλείπουσες και γεωγραφικά σποραδικές. Ή μπορεί να μην είναι καθόλου παρόντες - στην περίπτωση αυτή, η ελπίδα είναι ότι οι κρούσεις μικρομετεωριτών μπορεί να αποσπούν το παγωμένο κέλυφος, απελευθερώνοντας σούπες του ωκεανού και ψεκάζοντας το προς το Clipper.

Και μπορεί να αποδειχθεί ότι όταν πρόκειται να παραμείνουν ζεστοί, η Ευρώπη και τα άλλα φεγγάρια βασίζονται σε χημικά κόλπα που δεν είναι τόσο εξωγήινα όσο θα περιμέναμε. Το χειμώνα, «αλατίζουμε τους δρόμους για να μειώσουμε τη θερμοκρασία τήξης», είπε ο Sori. Ίσως ο ωκεανός της Ευρώπης να είναι ιδιαίτερα αλμυρός, κάτι που θα μείωνε το σημείο πήξης. Άλλες ενώσεις θα ήταν πιο αποτελεσματικό αντιψυκτικό, ωστόσο - «ιδίως η αμμωνία», είπε ο Sori, η οποία είναι πιο άφθονη πιο μακριά από την ατμιστική λάμψη του ήλιου.

Παλίρροιες, ραδιενέργεια, χημεία και νεότητα: Αυτά τα συστατικά, όταν αναμειγνύονται με τον σωστό τρόπο, μπορούν να παράγουν - και να διατηρήσουν - ωκεανούς σε αυτά τα παγωμένα φεγγάρια. «Με όλα αυτά τα πράγματα, δεν νομίζω ότι είναι ούτε/ή», είπε ο Χάουετ. Η συγκεκριμένη συνταγή για κάθε δορυφόρο μπορεί να είναι διαφορετική. Θα μπορούσαν να υπάρχουν εκατοντάδες τρόποι για να φτιάξετε ένα παγωμένο φεγγάρι γεμάτο ωκεανούς.

Η ανακάλυψη του μυστικού ωκεανού της Ευρώπης «πραγματικά άλλαξε τον τρόπο που οι άνθρωποι σκέφτονταν για τα φεγγάρια», είπε ο Kivelson. Και έθεσε την επιστήμη σε μια πορεία για να καθορίσει εάν εξωγήινες μορφές ζωής θα μπορούσαν να κατοικούν αυτές τις εξωγήινες θάλασσες και ίσως να επιφέρουν μια ανακάλυψη που θα αλλάξει για πάντα την αντίληψή μας για τη θέση μας στο σύμπαν.

Quanta διεξάγει μια σειρά από έρευνες για την καλύτερη εξυπηρέτηση του κοινού μας. Πάρτε το δικό μας έρευνα αναγνωστών φυσικής και θα μπείτε για να κερδίσετε δωρεάν Quanta εμπορεύματα.