Bukti muncul tentang lautan yang kaya karbon di Europa – Physics World

Bukti muncul tentang lautan yang kaya karbon di Europa – Physics World

Stempel Waktu: 26 September 2023 5

Gambar Europa yang tampak seperti benda bulat berwarna kebiruan dengan bercak putih di dekat tengahnya
Permukaan es: bulan Jupiter Europa, seperti yang terlihat oleh NIRCam JWST. Tara Regio adalah area putih di tengahnya. (Atas izin: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva/NASA-GSFC, Samantha K Trumbo/Cornell University).

Ilmuwan planet di AS telah menelusuri karbon di permukaan bulan Jupiter, Europa, hingga ke lautan es di bawahnya, sehingga mengungkap informasi baru tentang sifat dan asal muasal lautan. Penemuan ini meningkatkan harapan para ahli astrobiologi bahwa karbon, yang ada dalam bentuk karbon dioksida, mungkin berasal dari proses biologis yang terjadi di bawah es. Namun, pencarian semburan air dari permukaan Europa tidak membuahkan hasil, dan para ilmuwan yang terlibat dalam pengamatan tersebut mengatakan bahwa pengukuran yang lebih baik akan diperlukan untuk membedakan antara sumber karbon biologis dan geologis.

Kita tahu bahwa ada lautan di Europa berkat magnetosfer Jupiter yang sangat besar, yang menginduksi medan magnet di dalam air cair yang asin. Para ahli astrobiologi telah berspekulasi tentang layak huninya lautan ini selama bertahun-tahun, namun hal ini sulit untuk dipelajari karena terkubur di bawah lapisan es bulan yang setebal 23–47 kilometer.

Kekacauan karbon

Alih-alih menggali es untuk menyelidiki lautan secara langsung, penelitian terbaru menggunakan Kamera Inframerah Dekat (NIRCam) dan Spektrometer Inframerah Dekat (NIRSpec) pada Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) untuk mendekatkan lautan dengan kita. Di antara fitur-fitur di permukaan Europa adalah wilayah yang penuh dengan balok-balok berbentuk tidak beraturan yang disilangkan oleh punggung bukit yang berubah warna. Dikenal sebagai medan chaos, kawasan ini telah ditafsirkan sebagai tempat di mana material dari lautan mengalir dan mencapai permukaan, dan di sinilah para ilmuwan dalam dua tim terpisah mencari bukti komposisi lautan.

Data tersebut menunjukkan empat tanda spektral karbon dioksida yang kuat di Tara Regio, yang merupakan wilayah kekacauan seluas 1,800 kilometer di belahan bumi terdepan di Europa. Para ilmuwan juga mengidentifikasi sinyal karbon dioksida yang lebih lemah di area kekacauan lain yang disebut Powys Regio.

Tanda tangan karbon dioksida pada panjang gelombang spektral 4.25 dan 4.27 mikron memberikan perhatian khusus. Meskipun perkiraan terakhir adalah emisi inframerah dari es karbon dioksida murni, perkiraan pertama menunjukkan adanya campuran karbon dioksida dan molekul lain.

Salah satu tim, dipimpin oleh Geronimo Villanueva dari Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA, mengidentifikasi campuran ini sebagai air es yang dicampur dengan karbon dioksida dan metanol. Menariknya, percobaan laboratorium menunjukkan bahwa tanda 4.25 mikron bisa berasal dari garam yang dibawa ke permukaan dari laut dan diiradiasi. Campuran karbon dioksida-air es-metanol kemudian membentuk lapisan tipis di sekitar kristal garam atau terperangkap di dalamnya.

Asal mula yang primordial

Rasio isotop karbon-12 dan karbon-13 di Europa juga sangat menarik. Tim Villanueva mengukur rasio ini sebesar 83 (+/–19), menempatkannya dalam batas rasio yang diukur pada bulan-bulan Saturnus, asteroid dekat Bumi Ryugu yang dikunjungi oleh misi Hayabusa-2 Jepang, dan Bumi, yang memiliki karbon-12. rasio karbon-13 sebesar 89 untuk karbon anorganik (yaitu, karbon tidak terikat pada hidrogen). Kesamaan ini menunjukkan bahwa, tidak seperti air, yang terdapat dalam rasio isotop berbeda di benda berbeda, karbon yang tersimpan di dunia dan bulan di tata surya kita berasal dari sumber yang sama.

“Nilai isotop, dalam akurasi yang kami capai, memang konsisten dengan nilai isotop bulan lain dan juga beberapa material primordial,” kata Villanueva. Dunia Fisika.

Dengan demikian, pengukuran karbon Europa memberikan lebih banyak informasi tentang komposisi dan distribusi material dalam cakram proto-bintang yang membentuk tata surya sekitar 4.5 miliar tahun lalu.

Lautan yang teroksidasi

Grafik tim kedua, yang terdiri dari Samantha Trumbo dari Universitas Cornell dan Michael Brown dari California Institute of Technology, berfokus pada asal usul karbon Europa. Karena JWST tidak mendeteksi molekul organik kompleks di permukaan Europa, Trumbo dan Brown mengatakan hal ini menghilangkan kemungkinan terbentuknya karbon dioksida melalui fotodisosiasi bahan organik tersebut karena lingkungan radiasi di sekitar Jupiter memecahnya. Sebaliknya, pengamatan menunjukkan bahwa karbon sudah dalam bentuk karbon dioksida ketika mencapai permukaan, sehingga menunjukkan bahwa karbon dioksida ini harus terlarut di lautan.

Atas dasar ini, Trumbo dan Brown menarik beberapa kesimpulan umum tentang keadaan lautan Europa. Mereka berpendapat bahwa lautan sangat teroksidasi, yang konsisten dengan model yang menggambarkan gerakan ke bawah melalui es oksidan seperti molekul oksigen dan hidrogen peroksida yang terbentuk dalam lingkungan radiasi di permukaan. Namun, bahkan mata NIRSpec yang kuat pun tidak dapat menentukan apakah karbon dioksida tersebut berasal dari organisme hidup. “Pengukuran lebih banyak dan akurasi yang lebih tinggi akan diperlukan untuk lebih menetapkan proses pembentukan dan evolusi karbon yang diamati di Europa,” Villanueva setuju.

Hal lain yang memerlukan pengukuran lebih lanjut adalah semburan air yang tinggi di atas permukaan Europa. Meskipun Teleskop Luar Angkasa Hubble mendeteksi gumpalan serupa sebanyak tiga kali selama 10 tahun terakhir, JWST tidak melihatnya selama pengamatan pada November 2022. Meskipun hal ini tidak berarti gumpalan tersebut tidak nyata, namun JWST menetapkan batas atas sebesar 300 kilogram. per detik pada tingkat rata-rata material yang dimuntahkan. Hal ini juga berarti bahwa semburan tersebut, jika memang ada, pasti terjadi secara intermiten.

Informasi lebih lanjut kemungkinan akan tiba dalam dekade berikutnya, melalui Badan Antariksa Eropa Penjelajah Jupiter Icy Moons (JUICE) akan melakukan dua kali terbang lintas Europa setelah tiba di sistem Jovian pada tahun 2031. NASA gunting eropa misi tersebut juga dijadwalkan berlayar ke Jupiter pada tahun 2024, dengan rencana tanggal kedatangan pada tahun 2030. Pengamatan JWST akan memainkan peran penting dalam menentukan di mana, dan apa, kedua misi tersebut harus dipelajari di permukaan Europa.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika