Vattenförekomster under ytan i vårt yttre solsystem är några av de mest avgörande målen i jakten på liv bortom jorden. NASA skickar rymdfarkosten Europa Clipper till Jupiters måne Europa av följande skäl: Det finns övertygande bevis för att månen är täckt av ett globalt hav som kan försörja livet en dag.
Baserat på observationer från NASA:s Galileo orbiter, tror de att saltvattenreservoarer kan finnas inuti månens isiga skal – några nära isytan och många mil under.
En ny studie har föreslagit att grunda sjöar orsakar plymer eller vulkanisk aktivitet på den jovianska månens yta i dess isiga skorpa. Resultaten stöder den långvariga idén att vatten potentiellt skulle kunna få utbrott ovanför Europas yta antingen som ångplymer eller som kryovulkanisk aktivitet.
Ytterligare datormodellering i forskningen visar att om Europa har utbrott, är det mer sannolikt att de kommer från grunda, breda sjöar fångade i isen snarare än djuphavet långt nedanför.
Elodie Lesage, Europa-forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien och ledande forskningsförfattare, sa: "Vi visade att plymer eller kryolavaflöden kan betyda att det finns grunda vätskebehållare nedan, som Europa Clipper skulle kunna upptäcka. Våra resultat ger nya insikter om hur djupt vattnet kan vara som driver ytaktivitet, inklusive plymer. Och vattnet bör vara tillräckligt grunt för att upptäckas av flera Europa Clipper-instrument.”
Lesages datorsimulering erbjuder en modell för vad forskare skulle upptäcka om de tittade in i isen och såg explosioner på ytan. Modellerna förutspår att de skulle hitta reservoarer i jordskorpans övre 2.5 till 5 miles (4 till 8 kilometer), där isen är den kallaste och mest spröda, ganska nära ytan.
Det beror på att isen under ytan där inte tillåter expansion: När vattenfickorna fryser och expanderar kan de bryta den omgivande isen och utlösa utbrott, ungefär som en burk läsk i en frys exploderar. Och fickor med vatten som spricker igenom skulle sannolikt vara breda och platta som pannkakor.
Djupare reservoarer, med golv större än 5 miles (8 kilometer) under jordskorpan, skulle expandera och trycka på varmare is runt dem. Den isen är så mjuk att den fungerar som en kudde, absorberar trycket istället för att spricka. Dessa vattenfickor skulle inte bete sig som en burk läsk utan mer som en ballong packad med vätska som sträcker sig när vätskan inuti fryser och expanderar.
Don Blankenship vid University of Texas Institute for Geophysics i Austin, Texas, som leder radarinstrumentteamet, sa: "Det nya arbetet visar att vattenförekomster i den grunda underytan kan vara instabila om spänningarna överstiger isens styrka och kan vara associerade med plymer som stiger över ytan. Det betyder att REASON skulle kunna se vattenkroppar på samma ställen som du ser plymer."
Europa Clipper kommer att bära andra instrument som kommer att kunna testa teorierna för den nya forskningen. Vetenskapskamerorna kommer att kunna göra högupplösta färg- och stereoskopiska bilder av Europa; värmeemissionskameran kommer att använda en infraröd kamera för att kartlägga Europas temperaturer och hitta ledtrådar om geologisk aktivitet – inklusive kryovulkanism. Om plymer bryter ut kan de observeras av den ultravioletta spektrografen, instrumentet som analyserar ultraviolett ljus.
Tidskriftsreferens:
- Elodie Lesage, Helene Massol, et al. Simulering av frysande Cryomagma-reservoarer i viskoelastiska isskal. The Planetary Science Journal. DOI: 10.3847/PSJ/ac75bf
