W zeszłym tygodniu, we wtorek, 20 września, NASA ogłosiło, że dokonali ciekawych ustaleń na temat lodowego księżyca Jowisza w Europie. Zostały one oparte na zdjęciach wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a, których szczegóły zostaną opublikowane w następnym tygodniu. Nie trzeba dodawać, że od tego czasu społeczność naukowa i ogół społeczeństwa czekają z zapartym tchem.
Wcześniej dzisiaj (26 września) NASA położyła kres oczekiwaniu i ogłosiła ustalenia Hubble'a podczas konferencji NASA Live. Według panelu NASA, który składał się z członków zespołu badawczego, ta ostatnia misja obserwacyjna w Europie ujawniła ślady pióropuszów słonej wody wydobywających się z powierzchni Europy. Jeśli to prawda, oznaczałoby to, że podpowierzchniowy ocean księżyca byłby bardziej dostępny niż wcześniej sądzono.
Korzystając z instrumentu spektroskopii obrazującej teleskop kosmiczny Hubble'a (STIS), zespół przeprowadził obserwacje Jowisza i Europy w widmie ultrafioletowym w ciągu 15 miesięcy. W tym czasie Europa przeszła przed Jowiszem (okultystycznie gazowego giganta) 10 razy.
I przy trzech takich okazjach zespół zobaczył coś, co wyglądało jak pióropusze wody wytryskujące z powierzchni. Ocenia się, że pióropusze te sięgają nawet 200 km (125 mil) od południowego regionu Europy, zanim (przypuszczalnie) spadną z powrotem na powierzchnię, gromadząc lód wodny i materiał z wnętrza.
Celem obserwacji było zbadanie możliwej rozszerzonej atmosfery Europy (inaczej egzosfery). Metoda zastosowana przez zespół była podobna do metody stosowanej do wykrywania atmosfer wokół planet pozasłonecznych. Jak wyjaśnił William Sparks z Space Telescope Science Institute (STScI) w Baltimore (i lider zespołu) w komunikacie prasowym NASA:
„Atmosfera planety pozasłonecznej blokuje część światła gwiazd, które się za nią kryje. Jeśli wokół Europy panuje cienka atmosfera, może ona zasłonić część światła Jowisza i możemy to postrzegać jako sylwetkę. Dlatego szukaliśmy cech wchłaniania wokół kończyny Europy, która przecinała gładką twarz Jowisza. ”
Kiedy spojrzeli na Europę przy użyciu tej samej techniki, zauważyli, że małe plamy na powierzchni były ciemne, co wskazuje na absorpcję światła UV. Odpowiadało to wcześniejszym pracom Lorenza Rotha (z Southwest Research Institute) i jego zespołu badaczy w 2012 r. W tym czasie wykryto dowody pary wodnej pochodzącej z południowego regionu polarnego Europy.
Jak wskazali w artykule szczegółowo opisującym ich wyniki - zatytułowanym „Przemijająca para wodna na biegunie południowym Europy” - zespół Rotha polegał również na obserwacjach UV wykonanych za pomocą teleskopu Hubble'a. Odnotowując statystycznie równą ilość emisji wodoru i tlenu, doszli do wniosku, że był to wynik rozpadu wyrzuconej pary wodnej przez promieniowanie Jowisza (proces znany jako radioliza).
Choć ich metody różniły się, Sparks i jego zespół badawczy również znaleźli dowody na te pozorne smugi wody, i to w tym samym miejscu. W oparciu o najnowsze informacje z STIS większość widocznych pióropuszów znajduje się w południowym regionie polarnym Księżyca, podczas gdy inna wydaje się znajdować w regionie równikowym.
„Gdy obliczamy w zupełnie inny sposób ilość materiału, która byłaby potrzebna do stworzenia tych funkcji absorpcji, jest to bardzo podobne do tego, co znalazł Roth i jego zespół” - powiedział Sparks. „Szacunki masy są podobne, szacunki wysokości pióropuszy są podobne. Szerokość geograficzna dwóch kandydatów na pióropusz, które widzimy, odpowiada ich wcześniejszej pracy. ”
Innym interesującym wnioskiem, jaki można z tego wyciągnąć, a także badanie z 2012 r., Jest prawdopodobieństwo, że te pióropusze są przerywane. Zasadniczo Europa jest światem zamkniętym pod względem pływów, co oznacza, że ta sama strona jest nam zawsze prezentowana, gdy przepływa Jowisz. To occus raz na 3,5 dnia, dając astronomom i planetologom wiele możliwości oglądania.
Ale fakt, że w niektórych miejscach zaobserwowano pióropusze, a nie inne, wydaje się wskazywać, że są one okresowe. Ponadto zespół Rotha zauważył jeden z pióropuszów zaobserwowanych przez Sparks i jego kolegów tydzień po tym, jak to zgłosili. Nie byli jednak w stanie zlokalizować tego rzekomego źródła wody. Wydaje się, że pióropusze, jeśli istnieją, są krótkotrwałe.
Odkrycia te są niezwykle istotne z dwóch powodów. Z jednej strony są kolejnym dowodem na to, że pod lodową powierzchnią Europy istnieje ciepły, słony ocean. Z drugiej strony wskazują, że każda przyszła misja do Europy miałaby łatwiejszy dostęp do tego słonego oceanu.
Odkąd Galileo statek kosmiczny przeprowadził przelot księżyca Jowisza, naukowcy wierzyli, że pod lodową powierzchnią Europy leży wewnętrzny ocean - taki, który ma od dwóch do trzech razy więcej wody niż wszystkie oceany razem wzięte. Jednak szacunkowy zakres grubości lodu wynosi od 10 do 30 km (6–19 mi) - z ciągliwą warstwą „ciepłego lodu”, która zwiększa jej całkowitą grubość nawet do 100 km (60 mil).
Wiedza o tym, że woda okresowo dociera do powierzchni przez szczeliny w lodzie, oznaczałaby, że żadna przyszła misja (która prawdopodobnie obejmowałaby łódź podwodną) nie musiałaby wiercić tak głęboko. A biorąc pod uwagę, że wewnętrzny ocean Europy jest uważany za jeden z naszych najlepszych zakładów na znalezienie życia pozaziemskiego, wiedza o dostępności oceanu jest z pewnością ekscytującą wiadomością.
Wiadomości z pewnością wywołują podekscytowanie dla osób, które obecnie opracowują proponowaną przez NASA misję „Europa w Europie”, która ma zostać uruchomiona w latach 2020. Jak Dr Cynthia B. Phillips, pracownik naukowy i kierownik ds. Komunikacji naukowej w projekcie Europa, powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„To nowe odkrycie, wykorzystujące dane Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, jest intrygującym punktem danych, który pomaga poprzeć pomysł, że dziś w Europie są aktywne smugi. Choć nie jest to absolutne potwierdzenie, nowe Sparks i in. wynik, w połączeniu z poprzednimi obserwacjami Rotha i in. (również przy użyciu HST, ale z inną techniką), jest zgodny z obecnością przerywanych pióropuszów wyrzucających parę wodną z półkuli południowej Europy. Takie obserwacje są jednak trudne do przeprowadzenia z Ziemi, nawet w przypadku Hubble'a, a zatem wyniki te pozostają niejednoznaczne.
„Potwierdzenie obecności lub nieobecności pióropuszy w Europie, a także zbadanie wielu innych tajemnic tego lodowatego oceanicznego świata, będzie wymagać specjalnego statku kosmicznego w systemie Jowisza. NASA planuje obecnie wysłać statek kosmiczny z wieloma przelotami do Europy, który w ciągu następnej dekady wykonałby wiele bliskich przelotów przez Europę. Potężny zestaw instrumentów naukowych statku kosmicznego będzie w stanie badać powierzchnię i podpowierzchnię Europy z niespotykaną dotąd szczegółowością, a jeśli pióropusze istnieją, będzie mógł je obserwować bezpośrednio, a nawet potencjalnie zmierzyć ich skład. Jednak dopóki statek kosmiczny Europa nie będzie na miejscu, obserwacje na Ziemi, takie jak wyniki nowego Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, pozostaną naszą najlepszą techniką do obserwacji tajemniczego księżyca Jowisza ”.
Oczywiście, Sparks było jasne, że ta ostatnia informacja nie była całkowicie rozstrzygająca. Chociaż uważa, że wyniki były statystycznie znaczące i że w danych nie ma żadnych oznak artefaktów, podkreślił również, że obserwacje prowadzone przy długości fali UV są trudne. Dlatego potrzeba więcej dowodów, zanim cokolwiek zostanie ostatecznie powiedziane.
Oczekuje się, że w przyszłości obserwacje pomogą potwierdzić występowanie pióropuszy wodnych i to, jak mogłyby one pomóc w stworzeniu „chaosowego terenu” Europy. Przyszłe misje, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba Jamesa NASA (zaplanowany na start w 2018 r.), Mogą pomóc w potwierdzeniu aktywności pióropuszy poprzez obserwację Księżyca w podczerwieni.
Jak powiedział Paul Hertz, dyrektor Astrophysics Division w centrali NASA w Waszyngtonie:
„Unikalne możliwości Hubble'a pozwoliły mu uchwycić te pióropusze, po raz kolejny pokazując zdolność Hubble'a do dokonywania obserwacji, których nigdy nie zaprojektowano. Ta obserwacja otwiera świat możliwości i czekamy na przyszłe misje - takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba - w celu śledzenia tego ekscytującego odkrycia. ”
Inni członkowie zespołu to Britney Schmidt, adiunkt w School of Earth i Atmospheric Sciences w Georgia Institute of Technology w Atlancie; oraz Jennifer Wiseman, starszy naukowiec projektu Hubble w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, Maryland. Ich prace zostaną opublikowane w numerze z 29 września Astrophysical Journal.
I koniecznie obejrzyj wideo NASA na temat tego ekscytującego znaleziska:
