Księżyc Jowisza Europa jest przedmiotem fascynacji od czasów Pionier 10 i 11 i Podróżnik 1 i 2 misje przeszły przez system w latach siedemdziesiątych. Chociaż księżyc nie ma realnej atmosfery i jest bombardowany intensywnym promieniowaniem z silnego pola magnetycznego Jowisza, naukowcy uważają, że pod jego lodową powierzchnią istnieje jedno z najbardziej prawdopodobnych miejsc do znalezienia życia poza Ziemią.
Nic dziwnego więc, dlaczego planuje się wiele misji, by badać ten księżyc z bliska. Jeśli jednak misje te dotrą kiedyś do Europy w następnej dekadzie, będą musiały stawić czoła ostrym rysom powierzchni, które mogą utrudnić lądowanie. Taki jest wniosek z nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z Wielkiej Brytanii, USA i NASA Ames Research Center, które wskazuje, że powierzchnia Europy jest pokryta nierównym terenem.
Według badania, które zostało niedawno opublikowane przez czasopismo naukowe Nature Geosciences, powierzchnia Europy jest prawdopodobnie pokryta kolcami lodu o wysokości 15 metrów. Badanie prowadził Daniel Hobley, wykładowca i pracownik naukowy School of Earth & Ocean Sciences na Cardiff University.
Te cechy, znane jako penitenty, są wysokimi ostrymi kolcami ze śniegu i lodu, które tworzą się przez sublimację - proces, w którym gwałtowne zmiany temperatury powodują przejście wody z pary w ciało stałe (i ponownie) bez zmiany w ciecz stan pomiędzy. Na Ziemi penitenty osiągają wysokość od 1 do 5 metrów (3,3 do 16,4 stopy), ale istnieją tylko w regionach równikowych na dużych wysokościach, takich jak Andy.
W Europie proces jest podobny, ale warunki są o wiele bardziej idealne dla penitentów, aby uformować bardziej równomiernie na swojej powierzchni. Oprócz tego, że powierzchnia składa się głównie z lodu wodnego, księżyc jest zablokowany obrotowo za pomocą Jowisza. Istnieje również bardzo mała zmienność kąta, pod jakim Słońce świeci na powierzchni, co sprawia, że warunki są idealne do sublimacji lodu bez topnienia.
The Nowe Horyzonty misja pozyskała również dane podczas przelotu Plutona, które wskazywały, w jaki sposób te same cechy tworzą się na jego powierzchni, szczególnie wokół najwyższych wysokości w pobliżu równika. Z powodu długiego okresu orbity Plutona (248 lat lub 90 560 dni ziemskich) proces ten trwa eony, obejmuje sublimację lodu metanowego i powoduje penitenty o wysokości około 500 m (1640 stóp) i odległości około 3-5 km ( 2–4 mi) od siebie.
W swoich badaniach naukowcy wykorzystali dane obserwacyjne z naziemnego radaru i obserwacje termiczne z Ziemi Galileo misję obliczenia współczynników sublimacji w różnych punktach na powierzchni Europy, a następnie wykorzystano ją do oszacowania wielkości i rozkładu penitentów. Zgodnie z ich wynikami zespół doszedł do wniosku, że penitenty mogą potencjalnie wzrosnąć nawet do 15 m (49 stóp) z odstępem około 7,5 m (24,6 stopy) między nimi.
Wywnioskowano również, że penitenty były bardziej powszechne wokół równika Europy, co, jak twierdzą w swoich badaniach, wyjaśniałoby niektóre obserwacje poczynione w przeszłości:
„Ta interpretacja może wyjaśnić anomalne zwroty radarowe obserwowane wokół równika Europy. Penitenty mogą dobrze tłumaczyć zmniejszone bezwładności cieplne i dodatnie współczynniki polaryzacji kołowej w odbitym świetle z regionu równikowego Europy ”.
To może być zła wiadomość dla misji, które planują zbadać Europę pod kątem potencjalnych oznak życia w następnej dekadzie. Należą do nich NASA Europa Clipper (planowane uruchomienie w latach 2022–2025) i Europa Lander misje (2024) i Europejska Agencja Kosmiczna Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) - który ma zostać uruchomiony w czerwcu 2022 r.
Podczas gdy oba Europa Clipper i SOK będą prowadzić muchy planety w celu ustalenia obecności biomarkerów, Europa Lander wyląduje bezpośrednio na powierzchni Księżyca, aby zebrać informacje o podziemnym środowisku Europy. Pozwoliłoby to naukowcom określić, jak gruby jest lód powierzchniowy Księżyca, i być może, jeśli istnieją jeziora podpowierzchniowe i gdzie się znajdują.
Jednym z najpopularniejszych celów do eksploracji jest południowy region Europy, w którym pióropusze zostały wykryte przez Kosmiczny teleskop Hubble i inne misje. Chociaż penitenty mogą być tutaj mniej powszechne i mogą nie osiągać takich samych wysokości, jak wokół równika, obecność takich cech może bardzo utrudnić lądowanie.
Jak wskazał Hobley, czyni to z Europy prawdziwy paradoks, jeśli chodzi o możliwość eksploracji w najbliższej przyszłości. „Wyjątkowe warunki w Europie stanowią zarówno ekscytujące możliwości eksploracyjne, jak i potencjalnie niebezpieczne niebezpieczeństwo” - powiedział.
Na pewno nie przesadza. Ta informacja pojawia się tuż po kolejnym niedawnym badaniu, które wykazało, że Europa i inne lodowate światy (takie jak Enceladus) mogą być zbyt miękkie, by się na nie liczyć. Po przeprowadzeniu badań, które miały na celu rozwiązanie problemu ujemnej polaryzacji przy niskich kątach fazowych lodowych ciał, zespół stojący za tym badaniem stwierdził, że Europa i Enceladus mają powierzchnie o niskiej gęstości, w które prawdopodobnie wpadłaby misja lądująca.
Jednak przy dodatkowych środkach ostrożności i planowaniu nadal można opracować odpowiednią misję, która byłaby w stanie ustalić, czy lodowa półka Europy ma biomarkery na powierzchni, czy też dowiedzieć się więcej o jej wnętrzu. W międzyczasie orbitujące misje wciąż mogą się wiele dowiedzieć o tym fascynującym świecie.
Jeff Moore - współautor badania - zauważył, że nadchodząca misja NASA Europa Clipper może bezpośrednio obserwować penitenty za pomocą kamery o wysokiej rozdzielczości i mierzyć inne właściwości tych funkcji za pomocą innych instrumentów statku kosmicznego. Oprócz bycia geologiem planetarnym w Ames Research Center NASA, dr Moore jest również jednym z badaczy misji Europa Clipper.
Od dziesięcioleci naukowcy NASA i inne agencje kosmiczne z niecierpliwością czekają na dzień, w którym misja do Europy będzie w końcu możliwa. W tym momencie niewiele może zniechęcić do tych wysiłków. Ani promieniowanie, ani kolce, ani miękki lód nie wydają się wystarczające, aby powstrzymać nas od eksploracji jednego z najbardziej prawdopodobnych źródeł życia poza Ziemią!
