مطالعه بر روی قفسه های یخی قطب جنوب نشان می دهد که پوسته یخی که قمر مشتری اروپا را می پوشاند می تواند حاوی مقدار قابل توجهی "برف" در زیر آب باشد. این می تواند پیامدهای مهمی برای ماموریت آتی اروپا کلیپر ناسا داشته باشد که هدف آن استفاده از رادار نفوذی زمین برای مطالعه پوسته یخی و اقیانوس زیر آن است.
این تحقیق توسط تیمی در ایالات متحده به رهبری انجام شد ناتالی ولفنبرگر در دانشگاه تگزاس در آستین و تمرکز بر دو فرآیند است که توسط آن قفسه های یخی قطب جنوب از پایین رشد می کنند. این مطالعه همچنین پیامدهایی برای درک ما از پیدایش حیات در اقیانوس اروپا، که در یک پوسته یخی به ضخامت 15 تا 25 کیلومتر قرار دارد، دارد.
دانشمندان با بررسی ویژگی‌های دینامیکی که در سطح پوسته یخی اروپا ظاهر می‌شوند، شواهد قانع‌کننده‌ای پیدا کردند که نشان می‌دهد اقیانوس زیر آن دائماً با پوسته یخی خود در حال تعامل است. با این حال، تاکنون بررسی لایه‌های زیرین این پوسته دشوارتر بوده است.
دو مکانیسم
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فرآیندهایی که ممکن است در زیر سطح اروپا در حال رخ دادن باشد، Wolfenbarger و همکارانش تشابهاتی را با یخ های اقیانوس در سیاره خود ترسیم کردند. در مناطق قطبی زمین، قفسه های یخی از پایین از طریق دو مکانیسم ممکن رشد می کنند. یکی تراکم است که به موجب آن یخ در سطح مشترک بین یخ و آب مستقیماً زیر آن یخ می زند. مکانیسم دوم شامل ایجاد یخ نازک است که به صورت کریستال هایی با اندازه میلی متر و به شکل تصادفی در ستون هایی از آب فوق سرد تشکیل می شود. این ستون ها با جریان های آشفته از یخ زدگی کاملتر جلوگیری می کنند. تحت نیروهای شناور، این کریستال ها به سمت بالا حرکت می کنند تا در قسمت زیرین یخ قرار گیرند، جایی که شبیه برف زیر آب هستند.
این تیم با بررسی انواع هسته های یخی جمع آوری شده از قفسه های یخی در قطب جنوب، سهم هر مکانیزم را در تشکیل یخ مقایسه کرد. آنها می گویند که این محیط مشابه دما، فشار و شوری ورقه یخی اروپا است. برخی از این نمونه‌ها از ویژگی‌هایی مانند شکاف‌ها و زبانه‌های یخچالی جمع‌آوری شده‌اند، جایی که یخ نازک‌تر است. برخی دیگر از قفسه های یخی باستانی جمع آوری شده اند که ضخامت آنها می تواند به چندین کیلومتر برسد.
تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که انباشتگی بر ضخیم شدن تدریجی یخ های قدیمی غالب است. در اروپا، این فرآیند با سرد شدن تدریجی درون جامد ماه انجام می شود. در مقابل، یخ شکسته به احتمال زیاد در جاهایی که یخ نازک می‌شود - یا در شکاف‌ها و شکستگی‌های مقیاس کوچک، یا در مناطق گرم‌تر که اغلب در عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر یافت می‌شوند، تجمع می‌یابد. در اروپا، بخش‌های بزرگی از پوسته یخی نیز از طریق گرمایش جزر و مدی، که توسط کشش گرانشی مشتری ایجاد می‌شود، گرم و نازک می‌شوند.
شوری کم
این تیم همچنین دریافت که این مکانیسم ها یخ دریایی با شوری بسیار متفاوت ایجاد می کنند. در حالی که یخ فرازیل فقط حدود 0.1 درصد از شوری آبی را که از آن تشکیل شده بود، حفظ کرد، یخ انباشته دارای محتوای نمک حدود 10 درصد از آب محلی بود. شوری به شدت بر انواع ویژگی‌های مهم یخ دریا تأثیر می‌گذارد: از جمله قدرت، هدایت گرما، و پاسخ‌های مکانیکی آن به جریان‌های اقیانوسی زیرین.
قمر مشتری اروپا می تواند در تاریکی بدرخشد
ترکیب یخ نیز ممکن است بر قابلیت سکونت سطح مشترک یخ و اقیانوس تأثیر بگذارد. حتی اگر حیات فقط در اعماق اقیانوس اروپا وجود داشته باشد، این تیم پیشنهاد می‌کند که امضاهای زیستی ممکن است بین کریستال‌های یخ شکن انباشته شده در سطح زیرین ورقه یخی آن به دام افتاده باشد.
این بینش‌ها می‌تواند راهنمایی‌های مهمی برای مأموریت ناسا اروپا کلیپر، که برای پرتاب در سال 2024 برنامه‌ریزی شده است، ارائه دهد. با استفاده از رادار، این فضاپیما در زیر پوسته یخی ماه جستجو می‌کند - با هدف تعیین اینکه آیا اقیانوس مایع آن می‌تواند شرایط مناسبی برای ظهور حیات داشته باشد یا خیر.
مطالعه در شرح داده شده است Astrobiology.
