Các vùng nước dưới bề mặt trong hệ mặt trời bên ngoài của chúng ta là một trong những mục tiêu quan trọng nhất trong cuộc săn lùng sự sống ngoài Trái đất. NASA đang gửi tàu vũ trụ Europa Clipper tới mặt trăng Europa của sao Mộc vì những lý do sau: Có bằng chứng thuyết phục rằng mặt trăng được bao phủ bởi một đại dương toàn cầu mà một ngày nào đó có thể hỗ trợ sự sống.
Dựa trên các quan sát từ quỹ đạo Galileo của NASA, họ tin rằng các hồ chứa chất lỏng mặn có thể nằm bên trong vỏ băng của mặt trăng – một số gần bề mặt băng và nhiều dặm bên dưới.
Một nghiên cứu mới đã gợi ý rằng các hồ nước nông gây ra bất kỳ đám khói hoặc hoạt động núi lửa nào trên bề mặt mặt trăng Jovian trong lớp vỏ băng giá của nó. Những phát hiện ủng hộ ý tưởng lâu đời rằng nước có khả năng phun trào trên bề mặt Europa dưới dạng các đám hơi hoặc dưới dạng hoạt động núi lửa lạnh.
Mô hình máy tính sâu hơn trong nghiên cứu chứng minh rằng nếu Europa phun trào, nhiều khả năng chúng bắt nguồn từ các hồ rộng, nông bị mắc kẹt trong băng hơn là đại dương sâu bên dưới.
Elodie Lesage, nhà khoa học Europa tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh rằng các luồng hoặc dòng chảy cryolava có thể có nghĩa là có các bể chứa chất lỏng nông bên dưới, mà Europa Clipper có thể phát hiện ra. Kết quả của chúng tôi cung cấp những hiểu biết mới về độ sâu của nước có thể đang thúc đẩy hoạt động trên bề mặt, bao gồm cả các đám mây. Và nước phải đủ nông để nhiều thiết bị Europa Clipper có thể phát hiện được.”
Mô phỏng trên máy tính của Lesage cung cấp một mô hình cho những gì các nhà khoa học sẽ khám phá ra nếu họ nhìn vào bên trong lớp băng và thấy các vụ nổ trên bề mặt. Các mô hình dự đoán rằng họ sẽ tìm thấy các hồ chứa ở phần trên của lớp vỏ từ 2.5 đến 5 dặm (4 đến 8 km), nơi băng lạnh nhất và giòn nhất, khá gần bề mặt.
Đó là bởi vì lớp băng dưới bề mặt không cho phép mở rộng: Khi các túi nước đóng băng và mở rộng, chúng có thể phá vỡ lớp băng xung quanh và gây ra các vụ phun trào, giống như một lon nước ngọt trong tủ đông phát nổ. Và những túi nước vỡ ra có thể sẽ rộng và phẳng như bánh kếp.
Các hồ chứa sâu hơn, với các tầng sâu hơn 5 dặm (8 km) bên dưới lớp vỏ, sẽ mở rộng và đẩy lớp băng ấm hơn xung quanh chúng. Lớp băng đó quá mềm để hoạt động như một chiếc đệm, hấp thụ áp lực thay vì vỡ ra. Những túi nước này sẽ không hoạt động giống như một lon nước ngọt mà giống như một quả bóng chứa chất lỏng căng ra khi chất lỏng bên trong đóng băng và nở ra.
Don Blankenship của Viện Địa vật lý Đại học Texas ở Austin, Texas, người đứng đầu nhóm thiết bị radar, cho biết: “Công trình mới cho thấy các vùng nước ở tầng nông dưới bề mặt có thể không ổn định nếu ứng suất vượt quá sức chịu đựng của băng và có thể liên quan đến các đám mây nổi lên trên bề mặt. Điều đó có nghĩa là REASON có thể nhìn thấy các vùng nước ở cùng những nơi mà bạn nhìn thấy các đám mây.”
Europa Clipper sẽ mang theo các dụng cụ khác có thể kiểm tra các lý thuyết của nghiên cứu mới. Các máy ảnh khoa học sẽ có thể tạo ra các hình ảnh lập thể và màu có độ phân giải cao của Châu Âu; thiết bị chụp ảnh phát xạ nhiệt sẽ sử dụng camera hồng ngoại để lập bản đồ nhiệt độ của Europa và tìm manh mối về hoạt động địa chất – bao gồm cả hoạt động núi lửa lạnh. Nếu các chùm phun trào, chúng có thể được quan sát bằng máy quang phổ cực tím, dụng cụ phân tích ánh sáng cực tím.
Tạp chí tham khảo:
- Elodie Lesage, Helene Massol, et al. Mô phỏng Hồ chứa Cryomagma đóng băng trong Vỏ băng Viscoelastic. Tạp chí Khoa học Hành tinh. DOI: 10.3847/PSJ/ac75bf
