تم العثور على بخار الماء للتو في أوروبا ، المزيد من الأدلة على وجود ماء سائل تحت كل هذا الجليد
ما كان يشتبه به منذ فترة طويلة تم تأكيده الآن: قمر المشتري يوروبا به ماء. نظرًا لأننا تعلمنا المزيد عن النظام الشمسي الخارجي في السنوات الأخيرة ، فقد أصبح Europa هدفًا ذا أولوية عالية في البحث عن الحياة. مع هذا الاكتشاف ، رسمت وكالة ناسا للتو نقطة حمراء كبيرة على أصغر قمر جاليلي على كوكب المشتري.
'بينما لم يكتشف العلماء بعد الماء السائل بشكل مباشر ، وجدنا الشيء الأفضل التالي: الماء في شكل بخار.'
لوكاس باغانيني ، عالم الكواكب في ناسا ، قائد الأبحاث.
قبل هذا الاكتشاف ، كان لدى العلماء بالفعل بعض الأدلة على أن يوروبا لديه القدرة على إيواء الحياة. يمتلك القمر السطح الأكثر سلاسة من أي جسم في النظام الشمسي ، مما دفع العلماء إلى افتراض أن لديه مياه سائلة في محيط تحت السطح ، يتم الحفاظ عليه فوق درجة التجمد عن طريق انثناء المد والجزر من كوكب المشتري. لا يحافظ انثناء المد والجزر على الماء في شكل سائل فحسب ، بل يخلق حركة صفيحة جليدية مشابهة للصفائح التكتونية على الأرض ، وفقًا للفرضية.
وجد العلماء أدلة على الصفائح التكتونية على قمر كوكب المشتري يوروبا. يوضح هذا الرسم التوضيحي المفاهيمي لعملية الاندساس (حيث يتم دفع صفيحة واحدة تحت أخرى) كيف تحرك الجزء الخارجي البارد والهش من غلاف جليدي يوروبا الذي يبلغ سمكه 20-30 كيلومترًا (حوالي 10-20 ميلًا) إلى داخل القشرة الأكثر دفئًا وكان يتم تضمينها في النهاية. تم إنشاء شريط امتصاص منخفض الإغاثة على السطح في الصفيحة العلوية ، والذي قد يكون قد اندلع بجانبه الكريولافاس. رصيد الصورة: Noah Kroese ، I.NK
جاء المزيد من الأدلة من دراسة البقع البنية على سطح أوروبا. افترض العلماء أن هذه مواد كيميائية من المحيط الجوفي وشقت طريقها إلى السطح. يوضح هذا أن قاع البحر قد يتفاعل مع السطح ، وهو اعتبار مهم عند التفكير في القابلية للسكن.
أدى اكتشاف الأعمدة السائلة إلى رفع مستوى الإثارة حول إمكانية سكن يوروبا المحتملة.
انطباع الفنان عن تصميم يوروبا الداخلي ، استنادًا إلى البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة مسبارات جاليليو الفضائية الائتمان: وكالة ناسا
في عام 2012 ، التقط هابل صورة لأوروبا تظهر ما فسره الكثيرون على أنه عمود من بخار الماء يخرج من صدع في السطح المتجمد ، ويصل ارتفاعه إلى حوالي 200 كيلومتر (120 ميلاً). (للمقارنة ، يبلغ ارتفاع جبل إيفرست 8.8 كيلومترًا فقط). في عام 2016 ، كان هناك المزيد من الأدلة من هابل التي تشير إلى وجود أعمدة.
تُظهر هذه الصورة المركبة أعمدة يشتبه في أنها من بخار الماء تنفجر في موضع الساعة 7 من طرف قمر كوكب المشتري يوروبا. شوهدت الأعمدة ، التي تم تصويرها بواسطة جهاز التصوير الطيفي لتلسكوب هابل ، في صورة ظلية أثناء مرور القمر أمام كوكب المشتري. سمحت حساسية هابل للأشعة فوق البنفسجية بتمييز المعالم ، التي ترتفع أكثر من 160 كيلومترًا فوق سطح أوروبا الجليدي. يعتقد أن الماء يأتي من محيط تحت السطح في أوروبا. تم التقاط بيانات هابل في 26 يناير 2014. تم تجميع صورة أوروبا ، المتراكبة على بيانات هابل ، من بيانات من مهمتي جاليليو وفوييجر. حقوق الصورة: ناسا و هذه ، و. سباركس (STScI) ، ومركز علوم الجيولوجيا الفلكية USGS
اكتشفت مركبة الفضاء جاليليو التابعة لوكالة ناسا اضطرابات في المجال المغناطيسي لكوكب المشتري بالقرب من أوروبا خلال فترة المركبة الفضائية في كوكب المشتري ، من عام 1995 إلى عام 2003. وعزا العلماء هذه الاضطرابات إلى محيط مالح قد يكون موجودًا تحت سطح القمر المتجمد ، حيث يمكن للمحيط المالح أن يوصل الكهرباء.
أيضًا ، اقتربت مركبة الفضاء جاليليو من سطح يوروبا بمقدار 206 كم (128 ميل) في عام 1997 ويقترح بعض الباحثين أنها في الواقع طار من خلال عمود .
لكن في كل تلك البيانات ، لم يكن هناك اكتشاف نهائي للمياه. الآن تغير هذا.
'هذا التحديد المباشر الأول لبخار الماء على أوروبا هو تأكيد حاسم لاكتشافاتنا الأصلية للأنواع الذرية ...'
لورينز روث ، عالم فلك وفيزيائي ، المعهد الملكي للتكنولوجيا KTH في ستوكهولم ، مؤلف مشارك.
نشر فريق من العلماء بقيادة لوكاس باغانيني ، عالم الكواكب بوكالة ناسا ، ورقة تعلن عن اكتشاف الماء في أوروبا. الورقة بعنوان ' قياس بخار الماء وسط بيئة هادئة إلى حد كبير في أوروبا . ' نُشر في 18 تشرين الثاني (نوفمبر) في مجلة Nature.
وقال باغانيني في بيان صحفي: 'العناصر الكيميائية الأساسية (الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت) ومصادر الطاقة ، اثنان من ثلاثة متطلبات للحياة ، توجد في جميع أنحاء النظام الشمسي. لكن الثالث - الماء السائل - يصعب إلى حد ما العثور عليه خارج الأرض. في حين أن العلماء لم يكتشفوا بعد الماء السائل بشكل مباشر ، فقد وجدنا الشيء الأفضل التالي: الماء في شكل بخار. '
يوضح الرسم التوضيحي لهذا الفنان كيف تبدو أعمدة بخار الماء وكأنها مقذوفة من القطب الجنوبي لأوروبا. الصورة: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، إل. روث (معهد الأبحاث الجنوبي الغربي ، الولايات المتحدة الأمريكية / جامعة كولونيا ، ألمانيا) و إم كورنميسر.
قال باجانيني والعلماء الآخرون إنهم اكتشفوا ما يكفي من الماء لملء حوض سباحة بحجم أولمبي في دقائق. حوالي 2360 كجم / ثانية (5202 رطل / ثانية) كما ذكروا أن الماء يظهر بشكل غير متكرر. 'بالنسبة لي ، الشيء المثير للاهتمام في هذا العمل ليس فقط الاكتشاف المباشر الأول للمياه فوق أوروبا ، ولكن أيضًا عدم وجوده في حدود طريقة الكشف لدينا.'
تنبع النتائج من مراقبة الوقت مع W.M. مرصد كيك في هاواي. على مدار 17 ليلة من المراقبة في عامي 2016 و 2017 ، وجد الفريق الإشارة الخافتة والمميزة لبخار الماء مرة واحدة فقط. تم اكتشاف البخار في نصف الكرة الأرضية الرئيسي لأوروبا أثناء دورانه حول كوكب المشتري. (يوروبا مقفل تدريجيًا على كوكب المشتري ، تمامًا مثل القمر على الأرض).
يصدر الماء ضوء الأشعة تحت الحمراء بترددات محددة عندما يتفاعل مع الإشعاع الشمسي. باستخدام مقياس الطيف على تلسكوب Keck ، قاس العلماء التركيب الكيميائي في نصف الكرة الأرضية الرائد في أوروبا.
تصدر جزيئات الماء ترددات معينة من ضوء الأشعة تحت الحمراء أثناء تفاعلها مع الإشعاع الشمسي.
ائتمانات: مايكل لينتز / ناسا جودارد
قال لورنز روث ، عالم الفلك والفيزيائي من معهد KTH الملكي لـ التكنولوجيا في ستوكهولم التي قادت دراسة هابل عام 2013 وكانت مؤلفًا مشاركًا لهذا التحقيق الأخير.
يشير روث إلى اكتشاف المكونات التي تتكون منها المياه الموجودة فوق أوروبا. على الرغم من كونه مثيرًا للفضول ، فإن هذا لا يعني اكتشاف المياه. للعثور على الماء ، كان على الفريق استخدام مرصد Keck الأرضي وجهاز الطيف ، حيث لا توجد مركبة فضائية حالية لديها القدرة على اكتشاف المياه.
يطلق تلسكوبات Keck التوأم نجوم دليل الليزر في قلب مجرة درب التبانة في ليلة صافية بشكل جميل على القمة في Mauna Kea. الائتمان: keckobservatory.org/Ethan Tweedie
ليس من السهل تحديد أنه ماء وليس فقط مكونات الماء ، خاصة من الأرض. كان على الفريق الذي يقف وراء هذه الدراسة أن يتعامل مع الماء في الغلاف الجوي للأرض ، وللقيام بذلك اعتمدوا على النمذجة الرياضية المعقدة والنمذجة الحاسوبية.
الفريق واثق من النتائج التي توصلوا إليها ، حتى في الوقت الذي يعترفون فيه بأن مهمة إلى أوروبا ضرورية لفهم القمر حقًا.
قال آفي مانديل ، عالم الكواكب في فريق جودارد في فريق باغانيني: 'لقد أجرينا فحوصات سلامة صارمة لإزالة الملوثات المحتملة في الملاحظات الأرضية'. 'ولكن ، في النهاية ، سيتعين علينا الاقتراب من يوروبا لمعرفة ما يحدث بالفعل.'
نأمل ألا يضطر العلماء - وبقيتنا - إلى الانتظار لفترة أطول للحصول على إجابات أكثر تحديدًا لأسئلة يوروبا العديدة. ال أوروبا كليبر تم نقله إلى مرحلة التصميم النهائية في أغسطس 2019 ، ومن المقرر إطلاقه في وقت ما في منتصف عام 2020. ستحمل مجموعة كاملة من الأدوات لاستكشاف ألغاز يوروبا. قد يكون الرادار المخترق للأرض هو الأكثر إثارة على الإطلاق. قد يرى من خلال الجليد مباشرة ويؤكد وجود محيط تحت السطح مرة واحدة وإلى الأبد.
كما لو أن المركبة المدارية لم تكن كافية ، هناك أيضًا حديث عن مركبة هبوط يوروبا.
عرض الفنان لمهمة Europa Lander محتملة ، والتي من شأنها استكشاف سطح القمر الجليدي في العقود القادمة. الائتمان :: NASA / JPL-Caltech
في عام 2019 ، منح الكونجرس وكالة ناسا 195 مليون دولار للنظر في تطوير مركبة هبوط كجزء من مهمة كليبر. لم تطلب وكالة ناسا هذه الأموال أبدًا ، ربما جزئيًا لأن سطح القمر يوروبا هو a بيئة صعبة للهبوط عليها. ربما يعرف الكونجرس أن عمليات الإنزال تجذب قدرًا كبيرًا من الاهتمام العام.
بالطبع ، ليست البيئة السطحية لأوروبا هي المشكلة فقط. يعتبر الإشعاع حول المشتري شديدًا ، ولكي يكون ناجحًا ، سيتعين على Europa Clipper اتباع مدارات بيضاوية واسعة ، والاقتراب فقط من أوروبا لفترات زمنية ، قبل أن يتراجع إلى بر الأمان. هذه هي الطريقة التي تتعامل بها مركبة الفضاء جونو التابعة لوكالة ناسا مع إشعاع المشتري.
ولكن حتى مع ذلك ، سيتمكن Clipper من تصوير أي أعمدة مباشرة ، وحتى أخذ عينات منها باستخدام أجهزة قياس الطيف الكتلي. سيكون أيضًا قادرًا على فحص السطح بمزيد من التفاصيل أكثر من أي وقت مضى.
سنضطر إلى التحلي بالصبر بالرغم من ذلك. استغرق جونو خمس سنوات للوصول إلى كوكب المشتري. إذا تم إطلاق مهمة Europa Clipper في منتصف عام 2020 ، فلن نحصل على أي نتائج علمية حتى عام 2030 أو بعد ذلك.
