Bizonyítékok merülnek fel a szénben gazdag óceán mellett az Europa – Physics World oldalon

Bizonyítékok merülnek fel a szénben gazdag óceán mellett az Europa – Physics World oldalon

Időbélyeg: 26. szeptember 2023. 5:27

Európa képe, amely kerek, kékes tárgyként jelenik meg, a közepén fehér folttal
Jeges felszín: a Jupiter Europa holdja, ahogy a JWST NIRCam kamerája látja. Tara Regio a fehér terület a központban. (Jóvolt: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva/NASA-GSFC, Samantha K Trumbo/Cornell Egyetem).

Az amerikai bolygókutatók a Jupiter Europa holdjának felszínén található szenet az alatta lévő jeges óceánig vezették le, új információkat tárva fel az óceán természetéről és eredetéről. A felfedezés felkelti az asztrobiológusok reményét, hogy a szén-dioxid formájában létező szén a jég alatt lezajló biológiai folyamatokból származhat. Az Európa felszínéről kitörő vízcsóvák után kutatva azonban üresen maradt, és a megfigyelésekben részt vevő tudósok szerint jobb mérésekre lesz szükség a biológiai és geológiai szénforrások megkülönböztetéséhez.

Tudjuk, hogy van egy óceán az Európán, köszönhetően a Jupiter hatalmas magnetoszférájának, amely mágneses mezőt indukál a sós folyékony vízben. Az asztrobiológusok évek óta spekulálnak ennek az óceánnak a lakhatóságáról, de nehéz tanulmányozni, mert a Hold 23-47 kilométer vastag jéghéja alatt van eltemetve.

Szén-káosz

Ahelyett, hogy átástak volna a jégen, hogy közvetlenül szondázzák az óceánt, a legújabb tanulmányok a James Webb Űrteleszkóp (JWST) közeli infravörös kameráját (NIRCam) és közeli infravörös spektrométerét (NIRSpec) használták, hogy közelebb hozzák hozzánk az óceánt. Az Európa felületének jellegzetességei között vannak olyan területek, amelyek tele vannak szabálytalan alakú tömbökkel, amelyeket elszíneződött gerincek keresztezik. Ezeket a káoszos terepként ismert területeket úgy értelmezték, mint olyan helyeket, ahol az óceánból származó anyag feltör és eléri a felszínt, és a tudósok két külön csapatban itt kerestek bizonyítékot az óceán összetételére.

Az adatok a szén-dioxid négy erős spektrális jelét mutatták Tara Regioban, amely Európa vezető féltekén 1,800 kilométer széles káoszos terület. A tudósok gyengébb szén-dioxid-jelet is azonosítottak a káosz terep egy másik területén, az úgynevezett Powys Regioban.

A 4.25 és 4.27 mikronos spektrális hullámhosszú szén-dioxid jelei különös figyelmet keltettek. Míg az utóbbi a tiszta szén-dioxid jég várható infravörös kibocsátása, addig az előbbi szén-dioxid és más molekulák keverékére utal.

Az egyik csapat, vezette Geronimo Villanueva A NASA Goddard Űrrepülési Központjának munkatársa ezt a keveréket szén-dioxiddal és metanollal tarkított vízjégként azonosította. Érdekes módon a laboratóriumi kísérletek azt sugallják, hogy a 4.25 mikronos szignatúra abból eredhet, hogy sókat hoztak a felszínre az óceánból, és besugározzák őket. A szén-dioxid-víz jég-metanol keverék ezután vagy vékony filmet képez a sókristályok körül, vagy bezárul bennük.

Őseredet

A szén-12 és a szén-13 izotópok aránya az Európán szintén nagyon érdekes. Villanueva csapata ezt az arányt 83-nak (+/–19) mérte, ami határozottan a Szaturnusz holdjain, a japán Hayabusa-2 küldetés által meglátogatott földközeli Ryugu kisbolygón és a Földön, amely szén-12-t tartalmaz. a szervetlen szén (vagyis a hidrogénhez nem kötődő szén) szén-13 aránya 89. Ez a közös vonás arra utal, hogy a víztől eltérően, amely a különböző testeken eltérő izotóparányban fordul elő, a naprendszerünk világaiba és holdjaiba beépült szén ugyanabból a forrásból származik.

„Az általunk elért pontosságon belül az izotópértékek valóban összhangban vannak más holdakéval és néhány ősanyagéval” – mondja Villanueva. Fizika Világa.

Mint ilyen, az Európa szén mérései több információt nyújtanak a Naprendszert mintegy 4.5 milliárd évvel ezelőtt alkotó protocsillagkorongban lévő anyagok összetételéről és eloszlásáról.

Oxidált óceán

A második csapat, a következőket tartalmazza Samantha Trumbo a Cornell Egyetem és Michael Brown a California Institute of Technology munkatársa, amely az Európa szén-dioxid eredetére összpontosított. Mivel a JWST nem észlelt összetett szerves molekulákat az Európa felszínén, Trumbo és Brown szerint ez kiküszöböli annak lehetőségét, hogy a Jupiter körüli sugárzási környezet szétesése során a szerves anyagok fotodisszociációja során keletkező szén-dioxid. Ehelyett a megfigyelések azt mutatják, hogy a szén már szén-dioxid formájában volt, amikor elérte a felszínt, ami arra utal, hogy ennek a szén-dioxidnak fel kell oldódnia az óceánban.

Ennek alapján Trumbo és Brown általános következtetéseket vont le Európa óceánjának állapotáról. Azt sugallják, hogy az óceán erősen oxidált, ami összhangban van azokkal a modellekkel, amelyek a felszínen a sugárzási környezetben képződő oxidálószerek, például molekuláris oxigén és hidrogén-peroxid jégen keresztüli lefelé irányuló mozgását ábrázolják. Azonban még a NIRSpec erős szeme sem tudta megállapítani, hogy a szén-dioxid élő szervezetektől származik-e. "Több mérésre és nagyobb pontosságra lesz szükség ahhoz, hogy tovább lássuk a megfigyelt szén képződési és evolúciós folyamatait az Europa-n" - ért egyet Villanueva.

Még valami, ami további méréseket igényel, az az Európa felszíne felett magasan permetező víz. Bár a Hubble Űrteleszkóp az elmúlt 10 év során három alkalommal észlelt ilyen csóvákat, a JWST 2022 novemberi megfigyelései során egyet sem látott. Bár ez nem jelenti azt, hogy a csóvák nem valódiak, a felső határt 300 kilogrammban állapítja meg. másodpercenként az anyagkilövellés átlagos sebességén. Ez azt is jelenti, hogy a tollaknak, ha vannak, szakaszosnak kell lenniük.

További információk várhatóan a következő évtizedben érkeznek az Európai Űrügynökséggel Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) két elrepülést hajt végre az Európán, miután 2031-ben megérkezik a Jovian rendszerbe. Európa Clipper a misszió 2024-ben a Jupiter felé indul, a tervezett érkezési dátum pedig 2030. A JWST megfigyelései létfontosságú szerepet fognak játszani annak meghatározásában, hogy a két küldetés hol és mit tanulmányozzon az Európa felszínén.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa