Europa - Physics World -sivustolla on todisteita hiilipitoisesta valtamerestä

Europa - Physics World -sivustolla on todisteita hiilipitoisesta valtamerestä

Aikaleima: 26. syyskuuta 2023 5

Kuva Europasta, joka näkyy pyöreänä, sinertävänä esineenä, jonka keskellä on valkoinen täplä
Jäinen pinta: Jupiterin kuu Europa, kuten JWST:n NIRCam näkee. Tara Regio on valkoinen alue keskustassa. (Lupa: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva/NASA-GSFC, Samantha K Trumbo/Cornell University).

Planeettatutkijat Yhdysvalloissa ovat jäljittäneet Jupiterin kuun Europan pinnalla olevan hiilen sen alla olevaan jäiseen valtamereen, mikä paljastaa uutta tietoa valtameren luonteesta ja alkuperästä. Löytö herättää astrobiologien toiveita siitä, että hiilidioksidin muodossa oleva hiili voisi olla peräisin jään alla tapahtuvista biologisista prosesseista. Europan pinnalta purskahtavia vesipilvejä etsittiin kuitenkin tyhjäksi, ja havaintoihin osallistuneet tutkijat sanovat, että tarvitaan parempia mittauksia, jotta voidaan erottaa biologiset ja geologiset hiililähteet.

Tiedämme, että Euroopassa on valtameri Jupiterin valtavan magnetosfäärin ansiosta, joka indusoi magneettikentän suolaisessa nestemäisessä vedessä. Astrobiologit ovat spekuloineet tämän valtameren asuttavuutta vuosia, mutta sitä on vaikea tutkia, koska se on hautautunut kuun 23–47 kilometriä paksun jääkuoren alle.

Hiilikaaos

Sen sijaan, että kaivettaisiin jään läpi valtameren tutkimiseksi suoraan, uusimmat tutkimukset käyttivät James Webbin avaruusteleskoopin (JWST) lähi-infrapunakameraa (NIRCam) ja lähi-infrapunaspektrometriä (NIRSpec) valtameren tuomiseksi lähemmäs meitä. Europan pinnan piirteisiin kuuluu alueita, jotka ovat täynnä epäsäännöllisen muotoisia lohkoja, joita leikkaavat värjäytyneet harjanteet. Nämä alueet, jotka tunnetaan nimellä kaaosmaasto, on tulkittu paikoksi, joissa valtamerestä peräisin oleva materiaali pursuaa ja saavuttaa pinnan, ja täällä tutkijat kahdessa erillisessä ryhmässä etsivät todisteita valtameren koostumuksesta.

Tiedot osoittivat neljä vahvaa hiilidioksidin spektrimerkkiä Tara Regiossa, joka on 1,800 XNUMX kilometriä leveä alue kaaosmaastossa Europan johtavalla pallonpuoliskolla. Tutkijat havaitsivat myös heikomman signaalin hiilidioksidista toisella kaaoksen alueella nimeltä Powys Regio.

Hiilidioksidin merkit 4.25 ja 4.27 mikronin spektriaallonpituuksilla herättivät erityistä huomiota. Kun jälkimmäinen on puhtaan hiilidioksidijään odotettu infrapunasäteily, edellinen viittaa hiilidioksidin ja muiden molekyylien sekoitukseen.

Yksi joukkueista, johdolla Geronimo Villanueva NASAn Goddard Space Flight Centerin tutkija tunnisti tämän seoksen hiilidioksidilla ja metanolilla päällystetyksi vesijääksi. Mielenkiintoista on, että laboratoriokokeet viittaavat siihen, että 4.25 mikronin allekirjoitus voi johtua suoloista, jotka tuodaan valtamerestä pintaan ja säteilytetään. Hiilidioksidi-vesi-jää-metanoli-seos joko muodostaa ohuen kalvon suolakiteiden ympärille tai jää loukkuun niiden sisään.

Alkuperäinen alkuperä

Hiili-12:n ja hiili-13:n isotooppien suhde Europalla on myös erittäin kiinnostava. Villanuevan tiimi mittasi tämän suhteen arvoksi 83 (+/–19) ja sijoittui tiukasti Saturnuksen kuuilla, Japanin Hayabusa-2-matkalla vieraillulla Maan lähiasteroidilla Ryugulla ja maapallolla, jossa on hiili-12. suhde hiili-13 on 89 epäorgaaniselle hiilelle (eli hiilelle, joka ei ole sitoutunut vetyyn). Tämä yhteisyys viittaa siihen, että toisin kuin vesi, jota esiintyy eri isotooppisuhteissa eri kappaleissa, aurinkokuntamme maailmoihin ja kuuihin rakennettu hiili tulee samasta lähteestä.

"Isotooppiarvot, saavuttamamme tarkkuuden rajoissa, ovat todellakin yhdenmukaisia ​​muiden kuuiden ja myös joidenkin alkuaineiden kanssa", Villanueva kertoo. Fysiikan maailma.

Sellaisenaan Europan hiilen mittaukset antavat enemmän tietoa materiaalien koostumuksesta ja jakautumisesta prototähtien levyssä, joka muodosti aurinkokunnan noin 4.5 miljardia vuotta sitten.

Hapettunut valtameri

- toinen joukkue, joka koostuu Samantha Trumbo Cornellin yliopistosta ja Michael Brown Kalifornian teknologiainstituutin tutkimus, joka keskittyi Europan hiilen alkuperään. Koska JWST ei havainnut monimutkaisia ​​orgaanisia molekyylejä Europan pinnalla, Trumbo ja Brown sanovat, että tämä eliminoi kaikki mahdollisuudet, että hiilidioksidi, joka muodostuu näiden orgaanisten aineiden fotodissosiaatiosta, kun Jupiteria ympäröivä säteilyympäristö hajottaa ne. Sen sijaan havainnot osoittavat, että hiili oli jo hiilidioksidin muodossa saavuttaessaan pinnan, mikä viittaa siihen, että tämä hiilidioksidi on siksi liuennut valtamereen.

Tämän perusteella Trumbo ja Brown tekivät joitakin yleisiä johtopäätöksiä Europan valtameren tilasta. He viittaavat siihen, että valtameri on erittäin hapettunut, mikä on yhdenmukainen mallien kanssa, jotka kuvaavat hapettimien, kuten molekyylihapen ja vetyperoksidin, alaspäin suuntautuvaa liikettä jään läpi, jotka muodostuivat pinnan säteilyympäristössä. Edes NIRSpecin voimakas silmä ei kuitenkaan pystynyt määrittämään, oliko hiilidioksidi peräisin elävistä organismeista. "Tarvitaan lisää mittauksia ja suurempaa tarkkuutta, jotta voidaan selvittää tarkemmin havaitun hiilen muodostumis- ja kehitysprosessit Europalla", Villanueva myöntää.

Jotain muuta, joka vaatii lisää mittauksia, ovat korkealla Europan pinnan yläpuolella roiskuvat vesipilarit. Vaikka Hubble-avaruusteleskooppi havaitsi tällaisia ​​täpliä kolmesti viimeisten 10 vuoden aikana, JWST ei havainnut niitä havaintojensa aikana marraskuussa 2022. Vaikka tämä ei tarkoita, etteivätkö piiput olisivat todellisia, se asettaa ylärajan 300 kiloon. sekunnissa materiaalin ulospurkauksen keskinopeudella. Se tarkoittaa myös, että pillien, jos niitä on, on oltava katkonaisia.

Lisätietoa saadaan todennäköisesti seuraavan vuosikymmenen aikana Euroopan avaruusjärjestön kanssa Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) on määrä suorittaa kaksi Europan ohilentoa, kun se saapuu Jovian-järjestelmään vuonna 2031. NASAn Europe Clipper lennon on määrä lähteä myös Jupiteriin vuonna 2024, ja sen suunniteltu saapumispäivä on vuonna 2030. JWST:n havainnot ovat ratkaisevassa asemassa määritettäessä, missä ja mitä näiden kahden tehtävän tulisi tutkia Europan pinnalla.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Fysiikan maailma