Pojawiają się dowody na istnienie bogatego w węgiel oceanu w Europie – Świecie Fizyki

Planetolodzy w USA prześledzili ślad węgla z powierzchni księżyca Jowisza, Europy, aż do lodowatego oceanu pod nim, ujawniając nowe informacje na temat natury i pochodzenia oceanu. Odkrycie budzi nadzieję astrobiologów, że węgiel występujący w postaci dwutlenku węgla może pochodzić z procesów biologicznych zachodzących pod lodem. Jednak poszukiwania smug wodnych wydobywających się z powierzchni Europy zakończyły się niepowodzeniem, a naukowcy zaangażowani w obserwacje twierdzą, że potrzebne będą lepsze pomiary, aby rozróżnić biologiczne i geologiczne źródła węgla.

Wiemy, że na Europie znajduje się ocean dzięki ogromnej magnetosferze Jowisza, która indukuje pole magnetyczne w słonej wodzie w stanie ciekłym. Astrobiolodzy od lat spekulują na temat możliwości zamieszkania tego oceanu, ale trudno jest je zbadać, ponieważ jest on ukryty pod lodową skorupą Księżyca o grubości 23–47 km.

Węglowy chaos

Zamiast przekopywać się przez lód w celu bezpośredniego zbadania oceanu, w najnowszych badaniach wykorzystano kamerę bliskiej podczerwieni (NIRCam) i spektrometr bliskiej podczerwieni (NIRSpec) na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba (JWST), aby przybliżyć ocean do nas. Wśród cech powierzchni Europy znajdują się obszary pełne bloków o nieregularnych kształtach, poprzecinanych odbarwionymi grzbietami. Regiony te, zwane terenami chaosu, zinterpretowano jako miejsca, w których materia z oceanu wypływa do góry i dociera na powierzchnię. To właśnie tutaj naukowcy z dwóch oddzielnych zespołów poszukiwali dowodów na skład oceanu.

Dane wykazały cztery silne sygnatury widmowe dwutlenku węgla w Tara Regio, czyli obszarze chaosu o szerokości 1,800 kilometrów na wiodącej półkuli Europy. Naukowcy zidentyfikowali także słabszy sygnał dwutlenku węgla w innym obszarze chaosu zwanym Powys Regio.

Szczególną uwagę zwróciły sygnatury dwutlenku węgla przy długościach fal widmowych 4.25 i 4.27 mikrona. Podczas gdy ta druga jest oczekiwaną emisją w podczerwieni czystego lodu zawierającego dwutlenek węgla, ta pierwsza sugeruje mieszaninę dwutlenku węgla i innych cząsteczek.

Jedna z drużyn, prowadzone przez Geronimo Villanueva z Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda w NASA zidentyfikowali tę mieszaninę jako lód wodny z dodatkiem dwutlenku węgla i metanolu. Co ciekawe, eksperymenty laboratoryjne sugerują, że sygnatura 4.25 mikrona może wynikać z wynoszenia soli z oceanu na powierzchnię i ulegania napromieniowaniu. Mieszanina dwutlenku węgla, wody, lodu i metanolu tworzy następnie cienką warstwę wokół kryształków soli lub zostaje w nich uwięziona.

Pierwotne pochodzenie

Stosunek izotopów węgla-12 do węgla-13 na Europie jest również bardzo interesujący. Zespół Villanuevy zmierzył ten stosunek na 83 (+/–19), umieszczając go ściśle w granicach współczynników zmierzonych na księżycach Saturna, bliskiej Ziemi asteroidzie Ryugu odwiedzanej przez japońską misję Hayabusa-2 i Ziemi, która zawiera węgiel-12 do węgla-13 wynoszący 89 dla węgla nieorganicznego (to znaczy węgla niezwiązanego z wodorem). Ta cecha wspólna sugeruje, że w przeciwieństwie do wody, która występuje w różnych proporcjach izotopowych w różnych ciałach, węgiel wbudowany w światy i księżyce naszego Układu Słonecznego pochodzi z tego samego źródła.

„Wartości izotopowe, w zakresie osiągniętej przez nas dokładności, są rzeczywiście zgodne z wartościami innych księżyców, a także niektórych pierwotnych materiałów” – mówi Villanueva Świat Fizyki.

W związku z tym pomiary węgla w Europie dostarczają więcej informacji na temat składu i rozmieszczenia materiałów w dysku protogwiazdowym, który utworzył Układ Słoneczny około 4.5 miliarda lat temu.

Utleniony ocean

Połączenia druga drużyna, składający się z Samanta Trumbo Uniwersytetu Cornell i Michael Brown z Kalifornijskiego Instytutu Technologii, skupiający się na pochodzeniu węgla w Europie. Ponieważ JWST nie wykrył żadnych złożonych cząsteczek organicznych na powierzchni Europy, Trumbo i Brown twierdzą, że eliminuje to wszelkie ryzyko, że dwutlenek węgla powstały w wyniku fotodysocjacji tych substancji organicznych, gdy środowisko radiacyjne wokół Jowisza je rozbija. Zamiast tego obserwacje wskazują, że węgiel występował już w postaci dwutlenku węgla, gdy dotarł na powierzchnię, co sugeruje, że dwutlenek węgla musi zatem zostać rozpuszczony w oceanie.

Na tej podstawie Trumbo i Brown wyciągnęli pewne ogólne wnioski na temat stanu oceanu Europy. Sugerują, że ocean jest silnie utleniony, co jest zgodne z modelami przedstawiającymi ruch w dół przez lód utleniaczy, takich jak tlen cząsteczkowy i nadtlenek wodoru, które powstają w środowisku radiacyjnym na powierzchni. Jednak nawet potężne oko NIRSpec nie było w stanie określić, czy dwutlenek węgla pochodzi z żywych organizmów. „Potrzebnych będzie więcej pomiarów i większa dokładność, aby dokładniej ustalić procesy powstawania i ewolucji obserwowanego węgla na Europie” – zgadza się Villanueva.

Europejska Agencja Kosmiczna rozpoczyna misję JUICE na Jowisza i jego księżyce

Kolejnym zjawiskiem wymagającym dalszych pomiarów są smugi wody rozpryskujące się wysoko nad powierzchnią Europy. Chociaż Kosmiczny Teleskop Hubble'a wykrył takie pióropusze trzykrotnie w ciągu ostatnich 10 lat, JWST nie zaobserwował żadnego podczas obserwacji w listopadzie 2022 r. Nie oznacza to, że pióropusze nie są prawdziwe, jednak górna granica wynosi 300 kilogramów na sekundę w odniesieniu do średniej szybkości wyrzucania materiału. Oznacza to również, że pióropusze, jeśli istnieją, muszą występować sporadycznie.

Dalsze informacje prawdopodobnie pojawią się w ciągu następnej dekady, dzięki Europejskiej Agencji Kosmicznej Odkrywca lodowych księżyców Jowisza (JUICE) ma wykonać dwa przeloty obok Europy po jej dotarciu do układu Jowisza w 2031 r. NASA Maszynka do strzyżenia Europy misja ma również wypłynąć do Jowisza w 2024 r., a planowana data przybycia to 2030 r. Obserwacje JWST odegrają kluczową rolę w określeniu, gdzie i co obie misje powinny badać na powierzchni Europy.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/evidence-emerges-for-a-carbon-rich-ocean-on-europa/