Ilustracja artysty przedstawiająca pióropusze wodne wybuchające z lodowatego oceanu księżyca Jowisza w Europie.
(Zdjęcie: © NASA Conceptual Image Lab - Michael Lentz (USRA), Walt Feimer (KBRwyle), Bailee DesRocher (USRA) i laboratorium napędu odrzutowego NASA)
W 2012 r. Kosmiczny Teleskop Hubble'a dostrzegł słaby pióropusz materiału na południowym biegunie księżyca Jowisza, Europa. Od tego czasu księżyc dostarczył słabe iskierki pióropuszy, wskazując ten materiał z lodowatego oceanu wewnętrznego może lecieć w kosmos.
Teraz nowe badanie, w którym zdjęcia księżyca szukały oznak materiału na Europanlandscape, ale nie znalazły żadnych wyraźnych oznak erupcji.
W 1995 r. NASA Misja Galileo przybył do systemu Jowisza i rozpoczął szczegółową sondę gazowych gigantów i ich księżyców, w tym Europy. Europa była również odwiedzana przez NASA Podróżnik i statek kosmiczny New Horizons w drodze z Układu Słonecznego. Korzystając z danych zebranych przez wszystkie trzy misje, Paul Schenk, badacz z Lunar and Planetary Institute w Houston, był w stanie poszukiwać oznak zmian, które mogłyby wskazywać, że wybuchający materiał spadł z powrotem na powierzchnię. Same pióropusze mogą pomóc w ujawnieniu informacji o oceanie ukrytym głęboko pod lodem.
„Pióropusze na oblodzonych ciałach zwykle wytwarzają różne rozmiary cząstek”, powiedział Schenk e-mailem do Space.com Grawitacja wyciąga największe i najbardziej masywne cząstki z powrotem na powierzchnię. „Cząstki te zawsze różnią się w pewien sposób od powierzchni, zarówno pod względem składu i koloru, jak i wielkości cząstek, a tym samym pozornej jasności” - powiedział. „Spodziewaliśmy się zatem, że w pobliżu źródeł, gdziekolwiek się znajdą, zobaczymy jakąś anormalną jasność lub sygnaturę kolorystyczną”.
Ale Schenk nie znalazł żadnych zmian w jasności ani składzie, które mogłyby wskazywać, że materiał oceaniczny mógłby wylądować na powierzchni Księżyca.
Zaskakujący brak wariacji może oznaczać, że aktywność pióropuszu była względnie ciągła przez trzy dekady mapowania, a wydostające się cząstki mieszały się ze sobą bez wyraźnych różnic. Inną opcją jest to, że pióropusze wytwarzały „ukryte” złoża niewidoczne przy dostępnych instrumentach. Wreszcie, same pióropusze mogą być nietypowe, wcale nie są piórami, ale czymś niewidzialnym na innych światach.
„Naprawdę nie wiemy, dlaczego nie widzimy oczywisty znak pióropuszów na powierzchni Europy- powiedział Schenk. - Musimy tam pojechać, żeby się dowiedzieć.
Z pozoru Europa wydaje się raczej niczym niezwykłym, szaro-białym światem ze śladami intrygujące czerwone łaty. Cały księżyc jest pokryty lodem, ukrywając ocean. Interakcja oceanu z warstwami skalistymi poniżej może zapewnić schronienie dla rozwoju życia, szczególnie jeśli oceany zawierają otwory wentylacyjne, które wydobywają ciepło z wnętrza.
Od 2012 roku Hubble zauważył kilka oznak aktywności wybuchowej gdy księżyc przeszedł między Ziemią a Jowiszem. Podczas niektórych przejść światło z Jowisza było blokowane przez pary wypływające z powierzchni księżyca.
Europa nie jest pierwszym księżycem o wybuchowych pióropuszach. Księżyc Saturna Enceladus jest dobrze znany z wypluwania z niego materiału Szczeliny „pasków tygrysa” na biegunie południowym. Misja Cassini NASA przeleciała przez jedną z erupcji, aby uzyskać próbkę materiału, którego statek kosmiczny pierwotnie nie był przeznaczony do zbierania i badania.
Kiedy NASA Misja Europa Clipper przybywa na księżyc w latach 30. XX wieku, będzie lepiej przygotowany na pióropusze. Statek kosmiczny będzie nosił spektrometr mas do eksploracji planetarnej / Europa (MASPEX), który zbierze gazy wokół Księżyca i przeanalizuje wszelkie materiały pióropuszowe, które mogą zostać uwolnione w przestrzeń kosmiczną. Aby to zrobić, statek kosmiczny musi przelecieć przez regiony, w których materiał jest wyrzucany. Identyfikacja tych regionów przed przybyciem statku kosmicznego ułatwiłaby ten proces.
Korzystając z map utworzonych przez trzy misje, Schenk stworzył nowe mapy, które ujawniły ewolucję powierzchni w czasie. Zmieniające się elementy wyglądałyby jak większe ciemne lub jasne elementy, odrębne od statycznego, niezmiennego krajobrazu na Księżycu. Ale nowe mapy nie ujawniły żadnych większych zmian większych niż 30 mil (50 kilometrów) na powierzchni.
Następnie Schenk dokładnie zbadał kandydujące miejsca pióropuszowe, regiony określone na podstawie gdzie pióropusze zostały zauważone nad Europą. Pokrycie obrazu dla miejsc na biegunie południowym zidentyfikowanych przez Hubble'a było słabe i nie były widoczne żadne oczywiste cechy.
„Pióropusze mogą nie wytwarzać obserwowalnych złóż w istniejącym obrazowaniu” - napisał Schenk w swoim artykule opublikowanym 24 marca w Astrophysical Journal Letters. „Jest to możliwe, jeśli pióropusze Europy są tylko parowymi„ pióropuszami ukrycia ”, ale trudność wyjaśnienia braku krystalizacji pary wodnej w cząstki po wypuszczeniu w przestrzeń kosmiczną byłaby trudna do wyjaśnienia.”
Różnica wielkości między wentylowanymi cząsteczkami a cząsteczkami powierzchniowymi powinna być wystarczająco różna, aby zostać zauważonym przez statek kosmiczny, nawet jeśli leżą cienko na ziemi. Jeśli jednak pióropusze ukrywające są normą, do ich wykrycia może być wymagana spektrometria mapowania w średniej podczerwieni lub w ultrafiolecie. Clipper będzie nosił aparat cyfrowy wrażliwy na fale ultrafioletowe i może wykryć ślady.
Chaos Europy
Zagadkowe regiony znane jako teren chaosu może potencjalnie wytwarzać krótkotrwałe pióropusze i może ukrywać odciski palców. Setki regionów chaosu są rozproszone po powierzchni Księżyca, z kopułami i blokami lodowych włamywaczy. Gdy dolna warstwa lodu powierzchniowego jest ogrzewana przez interakcje pływowe między Jowiszem a Europą, powierzchnia zapada się i tworzy pęknięcia naprężeniowe. Lód na górze słabnie, a skorupa zapina się i tonie, tworząc większe lodowe bloki.
Schenk powiedział, że te gwałtowne wydarzenia mogą na krótki czas wystawiać płynną wodę na powierzchnię. Ta woda mogłaby się zagotować, tworząc lokalne smugi zamrożonych kryształów pary wodnej. Na obszarach są słabo widoczne ślady palców pióropuszów.
„Być może obserwujemy to w skali kilku kilometrów w postaci ciemnych aureoli wokół chaosu [terenu], ale nie jesteśmy pewni - powiedział Schenk.
Inną możliwością jest to, że rozległe przepaści rozciągające się na powierzchni ponad 600 mil (1000 kilometrów) na całej powierzchni Europy mogłyby wydalać materiał. Czasami przepaści zawierają podwójne grzbiety z ciemnoczerwonymi materiałami pokrywającymi powierzchnie do 6 mil (10 km) wzdłuż boków. Wcześniejsze badania sugerowały, że oksydowany czerwony materiał wzdłuż boków może pochodzić z wybuchowego odpowietrzenia z przepaści, podobnie jak strumienie pary wodnej z centralnych szczelin wzdłuż podwójnych grzbietów Enceladusa.
„Gdyby ciemniejsze czerwonawe materiały otaczające podwójne grzbiety w Europie wynikały z upuszczania takich pióropuszów jak te na Enceladusie, byłyby spektakularne” - powiedział Schenk. Podczas erupcji grzbiety uwalniały materiał na większej długości, tworząc długie kurtyny gazu i cząstek o wysokości kilku kilometrów wyskakujących w przestrzeń kosmiczną nad każdym grzbietem, choć jest mało prawdopodobne, że wszystkie eksplodowały jednocześnie.
„Byłoby bardzo podekscytowane przebywanie w skafandrze kosmicznym i obserwowanie tych wydarzeń wzdłuż grzbietów, które znikają za horyzontem” - powiedział Schenk.
Nowe wyniki podkreślają ograniczoną liczbę i niską jakość zdjęć księżyca. Clipper planuje podjąć intensywne polowanie na pióropusze, z nadzieją na większy sukces. Do tego czasu pióropusze mogą pozostać tajemnicą, powiedział Schenk.
„Cokolwiek dzieje się w Europie, nie dotarliśmy jeszcze do sedna”.
- Misja NASA Europa Clipper na Lodowcowym Księżycu Jowisza pokonuje przeszkodę na drodze do startu
- Raport Europa: Objaśniony lodowy księżyc Jowisza (plansza)
- 6 najbardziej prawdopodobnych miejsc dla kosmitów w Układzie Słonecznym
