มีหลักฐานเกี่ยวกับมหาสมุทรที่อุดมด้วยคาร์บอนบนยุโรป - โลกฟิสิกส์

มีหลักฐานเกี่ยวกับมหาสมุทรที่อุดมด้วยคาร์บอนบนยุโรป - โลกฟิสิกส์

ประทับเวลา: 26 กันยายน 2023 5:27 น.

ภาพยูโรปา ซึ่งปรากฏเป็นวัตถุทรงกลมสีน้ำเงินและมีจุดสีขาวบริเวณตรงกลาง
พื้นผิวน้ำแข็ง: ดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัส มองเห็นโดย NIRCam ของ JWST Tara Regio เป็นพื้นที่สีขาวตรงกลาง (เอื้อเฟื้อโดย: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva/NASA-GSFC, Samantha K Trumbo/มหาวิทยาลัย Cornell)

นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ในสหรัฐอเมริกาได้ติดตามคาร์บอนบนพื้นผิวดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสไปยังมหาสมุทรน้ำแข็งที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งเผยให้เห็นข้อมูลใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติและต้นกำเนิดของมหาสมุทร การค้นพบนี้ทำให้เกิดความหวังของนักโหราศาสตร์ว่าคาร์บอนซึ่งมีอยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ อาจเกิดจากกระบวนการทางชีวภาพที่เกิดขึ้นใต้น้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม การค้นหากลุ่มน้ำที่พุ่งออกมาจากพื้นผิวยุโรปกลับว่างเปล่า และนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเกตการณ์กล่าวว่า จำเป็นต้องมีการตรวจวัดที่ดีขึ้นเพื่อแยกแยะระหว่างแหล่งคาร์บอนทางชีวภาพและทางธรณีวิทยา

เรารู้ว่ามีมหาสมุทรบนยุโรปด้วยสนามแม่เหล็กขนาดมหึมาของดาวพฤหัส ซึ่งก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กภายในน้ำของเหลวที่มีรสเค็ม นักโหราศาสตร์คาดเดาเกี่ยวกับความสามารถในการอยู่อาศัยของมหาสมุทรนี้มาหลายปีแล้ว แต่ก็ยากที่จะศึกษาเพราะมันถูกฝังอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งหนา 23–47 กิโลเมตรของดวงจันทร์

ความวุ่นวายคาร์บอน

แทนที่จะขุดผ่านน้ำแข็งเพื่อสำรวจมหาสมุทรโดยตรง การศึกษาล่าสุดใช้กล้องอินฟราเรดใกล้ (NIRCam) และสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดใกล้ (NIRSpec) บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) เพื่อนำมหาสมุทรเข้ามาใกล้เรามากขึ้น ลักษณะเด่นบนพื้นผิวของยุโรปคือบริเวณที่เต็มไปด้วยบล็อกที่มีรูปร่างไม่ปกติและสันเขาที่เปลี่ยนสี ภูมิภาคเหล่านี้รู้จักกันในชื่อภูมิประเทศที่วุ่นวาย ถูกตีความว่าเป็นพื้นที่ที่มีมวลสารจากมหาสมุทรไหลขึ้นมาและถึงผิวน้ำ และที่นี่เป็นที่ที่นักวิทยาศาสตร์ในสองทีมแยกกันออกล่าหาหลักฐานเกี่ยวกับองค์ประกอบของมหาสมุทร

ข้อมูลดังกล่าวแสดงให้เห็นลักษณะสเปกตรัมที่แข็งแกร่งของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในทาราเรจิโอ ซึ่งเป็นพื้นที่กว้าง 1,800 กิโลเมตรของภูมิประเทศที่วุ่นวายบนซีกโลกชั้นนำของยุโรป นักวิทยาศาสตร์ยังระบุสัญญาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่อ่อนแอลงในพื้นที่อื่นที่มีความสับสนอลหม่านที่เรียกว่าเพาวิสเรจิโอ

ลายเซ็นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความยาวคลื่นสเปกตรัม 4.25 และ 4.27 ไมครอนได้รับความสนใจเป็นพิเศษ ในขณะที่อย่างหลังเป็นการแผ่รังสีอินฟราเรดที่คาดหวังของน้ำแข็งคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ แต่อย่างแรกกลับแสดงให้เห็นส่วนผสมของคาร์บอนไดออกไซด์และโมเลกุลอื่นๆ

หนึ่งในทีมนำโดย เจโรนิโม่ วิลลานูเอวา ของศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA ระบุว่าส่วนผสมนี้เป็นน้ำแข็งที่เจือด้วยคาร์บอนไดออกไซด์และเมทานอล น่าประหลาดใจที่การทดลองในห้องปฏิบัติการแนะนำว่าลายเซ็นที่มีขนาด 4.25 ไมครอนอาจเกิดจากการที่เกลือถูกนำขึ้นสู่ผิวน้ำจากมหาสมุทรและถูกฉายรังสี ส่วนผสมน้ำแข็งและเมทานอลของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจะสร้างฟิล์มบางๆ รอบๆ ผลึกเกลือหรือติดอยู่ข้างใน

ต้นกำเนิดดั้งเดิม

อัตราส่วนของไอโซโทปคาร์บอน-12 ต่อคาร์บอน-13 บนยุโรปก็เป็นที่สนใจอย่างมากเช่นกัน ทีมงานของวิลลานูเอวาวัดอัตราส่วนนี้ได้ที่ 83 (+/–19) โดยวางไว้อย่างมั่นคงภายในขอบเขตของอัตราส่วนที่วัดบนดวงจันทร์ของดาวเสาร์ ดาวเคราะห์น้อยริวกูที่อยู่ใกล้โลกที่ภารกิจฮายาบูสะ-2 ของญี่ปุ่นไปเยือน และโลกซึ่งมีคาร์บอน-12 ต่ออัตราส่วนคาร์บอน-13 ที่ 89 สำหรับคาร์บอนอนินทรีย์ (นั่นคือ คาร์บอนที่ไม่เกิดพันธะกับไฮโดรเจน) ความคล้ายคลึงกันนี้ชี้ให้เห็นว่า ไม่เหมือนกับน้ำที่เกิดขึ้นในอัตราส่วนไอโซโทปที่แตกต่างกันบนวัตถุที่แตกต่างกัน คาร์บอนที่สร้างขึ้นในโลกและดวงจันทร์ของระบบสุริยะของเรานั้นมาจากแหล่งเดียวกัน

“ค่าไอโซโทปตามความแม่นยำที่เราได้รับนั้นสอดคล้องกับค่าของดวงจันทร์อื่นๆ และของวัตถุดึกดำบรรพ์ด้วย” วิลลานูเอวาบอก โลกฟิสิกส์.

ด้วยเหตุนี้ การตรวจวัดคาร์บอนของยุโรปจึงให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบและการกระจายตัวของสสารในจานดาวฤกษ์ต้นกำเนิดที่ก่อตัวระบบสุริยะเมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน

มหาสมุทรออกซิไดซ์

พื้นที่ ทีมที่สอง, ซึ่งประกอบด้วย ซาแมนธา ทรัมโบ ของมหาวิทยาลัยคอร์เนล และ ไมเคิลบราวน์ ของสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย มุ่งเน้นไปที่ต้นกำเนิดของคาร์บอนของยุโรป เนื่องจาก JWST ตรวจไม่พบโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนบนพื้นผิวของยูโรปา ทรัมโบ้และบราวน์กล่าวว่าสิ่งนี้ช่วยลดโอกาสที่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นจากการแยกตัวด้วยแสงของสารอินทรีย์เหล่านั้น เนื่องจากสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีรอบดาวพฤหัสบดีทำให้พวกมันแตกออกจากกัน การสังเกตการณ์บ่งชี้ว่าคาร์บอนอยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์อยู่แล้วเมื่อมาถึงพื้นผิว ซึ่งหมายความว่าคาร์บอนไดออกไซด์นี้จะต้องละลายในมหาสมุทร

บนพื้นฐานนี้ ทรัมโบและบราวน์ได้ข้อสรุปทั่วไปบางประการเกี่ยวกับสถานะของมหาสมุทรยูโรปา พวกเขาแนะนำว่ามหาสมุทรมีการออกซิไดซ์สูง ซึ่งสอดคล้องกับแบบจำลองที่แสดงการเคลื่อนที่ลงผ่านน้ำแข็งของสารออกซิแดนท์ เช่น ออกซิเจนโมเลกุลและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีบนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม แม้แต่ดวงตาอันทรงพลังของ NIRSpec ก็ไม่สามารถระบุได้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์มาจากสิ่งมีชีวิตหรือไม่ “จำเป็นต้องมีการวัดเพิ่มเติมและความแม่นยำที่สูงขึ้นเพื่อสร้างกระบวนการก่อตัวและวิวัฒนาการของคาร์บอนที่สังเกตได้บนยุโรป” Villanueva เห็นด้วย

สิ่งอื่นที่ต้องมีการตรวจวัดเพิ่มเติมคือกลุ่มน้ำที่พ่นสูงเหนือพื้นผิวยูโรปา แม้ว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจะตรวจพบกลุ่มเมฆดังกล่าวสามครั้งในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา แต่ JWST ไม่พบสิ่งใดเลยในระหว่างการสังเกตการณ์ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2022 แม้ว่านี่ไม่ได้หมายความว่ากลุ่มเมฆดังกล่าวไม่มีอยู่จริง แต่ก็กำหนดขีดจำกัดสูงสุดไว้ที่ 300 กิโลกรัม ต่อวินาทีกับอัตราเฉลี่ยของวัสดุที่พ่นออกมา นอกจากนี้ยังหมายความว่าขนนกถ้ามีอยู่จะต้องไม่ต่อเนื่อง

ข้อมูลเพิ่มเติมมีแนวโน้มที่จะมาถึงภายในทศวรรษหน้ากับองค์การอวกาศยุโรป นักสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัส (JUICE) มีกำหนดบินผ่านยูโรปาสองครั้งเมื่อมาถึงระบบดาวพฤหัสบดีในปี พ.ศ. 2031 NASA ยูโรป้า คลิปเปอร์ ภารกิจยังมีกำหนดออกเดินทางไปยังดาวพฤหัสบดีในปี พ.ศ. 2024 โดยมีกำหนดวันที่จะมาถึงในปี พ.ศ. 2030 ข้อสังเกตของ JWST จะมีบทบาทสำคัญในการกำหนดว่าภารกิจทั้งสองควรศึกษาที่ไหนและอะไรบนพื้นผิวของยุโรป

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์

ส่วนต่อประสานของสมองและกระดูกสันหลังช่วยให้เดินได้อย่างเป็นธรรมชาติหลังจากได้รับบาดเจ็บที่ไขสันหลัง - โลกฟิสิกส์

คลัสเตอร์ต้นทาง:
โหนดต้นทาง: 1844073
ประทับเวลา: มิถุนายน 1, 2023