Fotoğraf kredisi: NASA
Kanıt, Jüpiter'in uydularından Europa'nın bir buz tabakasıyla kaplı bir su okyanusuna sahip olduğunu gösteriyor. Bilim adamları şimdi ayın yüzeyindeki 65 darbe kraterinin boyutunu ve derinliğini ölçerek buzun ne kadar kalın olduğunu tahmin ediyorlar - söyleyebileceklerinden 19 km. Europa’nın buzunun kalınlığı, orada yaşam bulma olasılığı üzerinde bir etkiye sahip olacaktır: çok kalın ve güneş ışığı fotosentetik organizmalara ulaşmada sorun yaşayacaktır.
Nature dergisinin 23 Mayıs 2002 tarihli sayısında bildirilen Jüpiter'in büyük buzlu uyduları üzerindeki detaylı haritalama ve darbe kraterleri, Europa'nın yüzen buz kabuğunun en az 19 kilometre kalınlığında olabileceğini ortaya koyuyor. Houston'ın Ay ve Gezegen Enstitüsü'ndeki Staff Scientist ve jeolog Dr. Paul Schenk tarafından yapılan bu ölçümler, bilim insanlarının ve mühendislerin sıcak bir iç mekanla donmuş dünyada yaşam aramak için yeni ve akıllı araçlar geliştirmek zorunda kalacaklarını gösteriyor.
Büyük Europa Pizza Tartışması: “İnce Kabuk mu Kalın Kabuk mu?”
Galileo'nun jeolojik ve jeofizik kanıtları, Europa'nın buzlu yüzeyinin altında bir sıvı su okyanusunun olduğu fikrini desteklemektedir. Tartışma şimdi bu buzlu kabuğun ne kadar kalın olduğuna odaklanıyor. Bir okyanus sadece birkaç kilometre kalınlığında ince bir buz kabuğundan eriyerek su ve içinde güneş ışığına (ve radyasyona) yüzen herhangi bir şey maruz bırakabilir. İnce bir buz kabuğu eriyerek okyanusu yüzeye maruz bırakabilir ve fotosentetik organizmaların güneş ışığına kolay erişmesini sağlayabilir. Onlarca kilometre kalınlığındaki kalın bir buz kabuğunun erimesi pek olası değildir.
Europa’nın buzlu kabuğunun kalınlığı neden önemlidir?
Kalınlık Europa'nın ne kadar gelgit ısıtması aldığının dolaylı bir ölçüsüdür. Gelgit ısıtımı Europa'da ne kadar sıvı su olduğunu ve Europa'nın deniz tabanında volkanizma olup olmadığını tahmin etmek için önemlidir, ancak türetilmelidir; ölçülemez. 19 kilometrelik kalınlığın yeni tahmini, gelgit ısıtması için bazı modellerle tutarlıdır, ancak çok fazla çalışma gerektirir.
Kalınlık önemlidir, çünkü Europa’nın okyanusundaki biyolojik olarak önemli malzemelerin yüzeye veya okyanusa nasıl geri dönebileceğini kontrol eder. Güneş ışığı buzlu kabuğa birkaç metreden fazla nüfuz edemez, bu nedenle fotosentetik organizmalar hayatta kalmak için Europa'nın yüzeyine kolay erişim gerektirir. Daha sonra bu konu hakkında daha fazla bilgi.
Kalınlık, nihayetinde Europa’nın okyanusunu nasıl keşfedebileceğimizi ve Europa'daki herhangi bir yaşam veya organik kimyayı nasıl arayacağımızı da belirleyecek. Okyanusu doğrudan bu kadar kalın bir kabukla delemez veya örnekleyemeyiz ve yüzeyde maruz kalmış olabilecek okyanus malzemelerini aramak için akıllı yollar geliştirmeliyiz.
Europa'nın buz kabuğunun kalınlığını nasıl tahmin ediyoruz?
Europa'nın büyük buzlu Galilean uyduları üzerindeki darbe kraterleri üzerine yapılan bu çalışma, Europa üzerindeki darbe kraterinin topografisi ve morfolojisinin kız kardeşi buzlu uyduları Ganymede ve Callisto ile karşılaştırılmasına dayanmaktadır. NASA'nın Voyager ve Galileo uzay aracından elde edilen görüntülerin stereo ve topografik analizi kullanılarak 65'i Europa'da olmak üzere 240'tan fazla krater ölçüldü. Galileo şu anda Jüpiter'in yörüngesinde ve 2003'ün sonlarında Jüpiter'e doğru son dalmasına doğru ilerliyor. Hem Ganymede hem de Callisto'nun içinde sıvı su okyanusları olduğuna inanılsa da, oldukça derin (kabaca 100-200 kilometre) olduğu düşünülüyor. Bu, çoğu kraterin okyanuslardan etkilenmeyeceği ve okyanusun derinliğinin belirsiz olduğu, ancak çok daha sığ olduğu Europa ile karşılaştırmak için kullanılabileceği anlamına gelir.
Europa buz kabuğunun kalınlığının tahmini, iki temel gözlem üzerine kuruludur. Birincisi, Europa'nın daha büyük kraterlerinin şekillerinin Ganymede ve Callisto'daki benzer büyüklükteki kraterlerden önemli ölçüde farklı olmasıdır. Schenk'in ölçümleri, 8 kilometreden büyük kraterlerin Ganymede veya Callisto'dakinden temel olarak farklı olduğunu göstermektedir. Bu, buz kabuğunun alt kısmının sıcaklığından kaynaklanmaktadır. Buzun gücü sıcaklığa çok duyarlıdır ve ılık buz yumuşaktır ve oldukça hızlı akar (buzulları düşünün).
İkinci gözlem, krater çapları ~ 30 kilometreyi aştıkça Europa üzerindeki morfoloji ve kraterlerin şeklinin önemli ölçüde değiştiğidir. 30 kilometreden küçük kraterler birkaç yüz metre derinliğindedir ve tanınabilir jantlara ve merkezi yükseltmelere sahiptir (bunlar darbe kraterlerinin standart özellikleridir). 27 kilometrelik bir krater olan Pwyll, bu kraterlerin en büyüğlerinden biridir.
Avrupa'daki 30 kilometreden büyük kraterlerin jantları veya yükseltmeleri yoktur ve ihmal edilebilir topografik ifadeye sahiptir. Aksine, eşmerkezli oluk ve sırt kümeleri ile çevrilidir. Morfoloji ve topografyadaki bu değişiklikler Europa'nın buzlu kabuğunun özelliklerinde temel bir değişikliği gösterir. En mantıklı değişiklik katıdan sıvıya doğrudur. Büyük Avrupalı kraterlerdeki eşmerkezli halkalar muhtemelen krater tabanının toptan çöküşünden kaynaklanmaktadır. Başlangıçta derin krater deliği çöktükçe, buzlu kabuğun altındaki malzeme boşluğu doldurmak için içeri girer. Bu yığılma malzemesi üstteki kabuğun üzerine sürüklenir, kırılır ve gözlenen eşmerkezli halkalar oluşturulur.
19 ila 25 kilometrelik değer nereden geliyor?
Daha büyük darbe kraterleri bir gezegenin kabuğuna daha derinlemesine nüfuz eder ve bu derinlikteki özelliklere duyarlıdır. Europa bir istisna değildir. Anahtar, ~ 30 kilometre krater çapındaki morfoloji ve şekildeki radikal değişikliktir. Bunu kullanmak için, orijinal kraterin ne kadar büyük olduğunu ve bir sıvı tabakasının darbe kraterinin son şeklini etkilemeden önce ne kadar sığ olması gerektiğini tahmin etmeliyiz. Bu, sayısal hesaplamalar ve laboratuvar deneylerinden darbe mekaniğine dönüşür. Bu? Krater çöküşü modeli? daha sonra gözlenen geçiş çapını tabaka için bir kalınlığa dönüştürmek için kullanılır. Bu nedenle, 30 kilometre genişliğindeki kraterler 19-25 kilometre derinliğindeki katmanları algılar veya tespit eder.
Europa'nın buz kabuğu kalınlığı tahminleri ne kadar kesin?
Bu teknikleri kullanarak kesin kalınlıkta bir miktar belirsizlik vardır. Bu, çoğunlukla, laboratuvarda kopyalanması çok zor olan darbe krater mekaniğinin detaylarındaki belirsizlikler nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Belirsizlikler muhtemelen sadece% 10 ila 20 arasındadır, bu nedenle Europa’nın buz kabuğunun birkaç kilometre kalınlığında olmadığından makul şekilde emin olabiliriz.
Buz kabuğu geçmişte daha ince olabilir mi?
Krater topografisinde Ganymede'deki buz kalınlığının zamanla değiştiğine dair kanıtlar vardır ve aynı durum Europa için de geçerli olabilir. 19 ila 25 kilometrelik buz kabuğu kalınlığı tahmini, şimdi Europa'da gördüğümüz buzlu yüzeyle ilgilidir. Bu yüzeyin 30 ila 50 milyon yıl olduğu tahmin edilmektedir. Bundan daha eski yüzey malzemelerinin çoğu tektonizm ve yüzey yenileme ile tahrip olmuştur. Bu daha eski buzlu kabuk bugünün kabuğundan daha ince olabilirdi, ama şu anda bilmenin bir yolu yok.
Europa'daki buz kabuğunun şimdi ince noktaları olabilir mi?
Schenk'in üzerinde çalıştığı etki kraterleri Europa'nın yüzeyine dağılmıştı. Bu, buz kabuğunun her yerde kalın olduğunu göstermektedir. Daha yüksek ısı akışı nedeniyle kabuğun ince olduğu yerel alanlar olabilir. Ancak kabuğun tabanındaki buz çok sıcaktır ve burada dünyadaki buzullarda gördüğümüz gibi, ılık buz oldukça hızlı akar. Sonuç olarak, herhangi bir? Delik? Europa? nın buz kabuğu akan buz ile hızla doldurulacaktır.
Kalın bir buz kabuğu Europa'da hayat olmadığı anlamına mı geliyor?
Hayır! Europa'nın içindeki yaşamın kökenleri ve koşulları hakkında ne kadar az şey bildiğimiz göz önüne alındığında, yaşam hala makul. Buzun altında olası su varlığı, anahtar bileşenlerden biridir. Kalın bir buz kabuğu, Europa'da fotosentezi son derece düşük hale getirir. Organizmaların yüzeye hızlı veya kolay erişimleri olmazdı. Europa içindeki organizmalar güneş ışığı olmadan hayatta kalabilirse, kabuğun kalınlığı sadece ikincil öneme sahiptir. Sonuçta, organizmalar güneş ışığı olmadan Dünya okyanuslarının dibinde oldukça iyi performans gösterir ve kimyasal enerjide hayatta kalırlar. Bu, canlı organizmaların öncelikle bu çevreden kaynaklanması mümkünse Avrupa için geçerli olabilir.
O zaman, Europa’nın buz kabuğu uzak geçmişte çok daha ince olabilirdi, ya da belki bir noktada yoktu ve okyanus uzaya çıplak maruz kaldı. Bu doğruysa, kimyaya ve zamana bağlı olarak çeşitli organizmalar gelişebilir. Okyanus donmaya başlarsa, hayatta kalan organizmalar, okyanus tabanındaki volkanlar (eğer volkanlar oluşursa) gibi, hayatta kalmasına izin veren ortamlara evrilebilirler.
Buz kabuğu kalınsa Europa'daki yaşamı keşfedebilir miyiz?
Kabuk gerçekten bu kadar kalınsa, bağlı robotlarla buzun içinde delmek veya eritmek pratik olmaz! Bununla birlikte, organik okyanus kimyası veya başka yerlerde yaşam arayabiliriz. Buradaki zorluk, yine de var olanı kirletmeyecek Europa'yı keşfetmek için akıllı bir strateji geliştirmemiz olacak. Kalın bir buz kabuğunun olasılığı, açıkta kalan okyanus malzemesini bulabileceğimiz olası alanların sayısını sınırlar. Büyük olasılıkla, okyanus malzemesinin yüzeye diğer jeolojik yollarla getirilen küçük kabarcıklar veya cepler veya buz içindeki katmanlar olarak gömülmesi gerekecektir. Üç jeolojik süreç bunu yapabilir:
1. Darbe kraterleri kabuk malzemesini derinlikten çıkarır ve yüzeye çıkarır, burada alabiliriz (50 yıl önce Arizona'daki Meteor Krateri'nin kenarlarında demir göktaşı parçaları alabiliriz, ancak çoğu şimdiye kadar bulundu ). Ne yazık ki, Europa, Tire üzerinde bilinen en büyük krater, sadece 3 kilometre derinlikte kazılmış malzeme, okyanusa yakın olacak kadar derin değil (geometri ve mekanik nedeniyle, kraterler kraterin alt kısmından değil, üst kısmından kazılır). Bir cep veya okyanus malzemesi tabakası sığ derinlikte kabuğa dondurulmuşsa, bir darbe krateri ile örneklenebilir. Gerçekten de, Tire zemininin orijinal kabuğundan biraz daha turuncu bir rengi vardır. Bununla birlikte, Europa'nın yaklaşık yarısı Galileo tarafından iyi görüldü, bu yüzden zayıf görülen tarafta daha büyük bir krater mevcut olabilir. Öğrenmek için geri dönmeliyiz.
2. Europa'nın buzlu kabuğunun bir şekilde dengesiz olduğuna ve ikna edici olduğuna (veya ikna edici olduğuna) dair güçlü kanıtlar vardır. Bu, derin kabuk materyali lekelerinin yüzeye doğru yükseldiği ve bazen birkaç kilometre genişliğinde kubbeler olarak ortaya çıktığı anlamına gelir (Lava Lambasını düşünün, lekelerin Aptal Macun gibi yumuşak katı materyal olduğu düşünün). Alt kabuğa gömülü olan herhangi bir okyanus malzemesi daha sonra yüzeye maruz bırakılabilir. Bu süreç binlerce yıl sürebilir ve Jüpiter'in ölümcül radyasyonuna maruz kalma en az söylemek düşmanca olurdu! Ama en azından geride kalanları araştırabilir ve örnekleyebiliriz.
3. Buzlu kabuğun tam anlamıyla yırtılmış ve parçalanmış olduğu Europa yüzeyinin geniş alanlarının yeniden yüzeylendirilmesi. Bu alanlar boş değildir, ancak aşağıdan yeni malzemelerle doldurulmuştur. Bu alanlar okyanus malzemesi ile değil, kabuğun dibindeki yumuşak ılık buzla dolu görünmektedir. Buna rağmen, bu yeni kabuk malzemesinde okyanus malzemesinin bulunması çok mümkündür.
Europa’nın yüzeyi ve tarihi hakkındaki anlayışımız hala çok sınırlıdır. Okyanus malzemelerini yüzeye getiren bilinmeyen süreçler meydana gelebilir, ancak sadece Europa'ya bir dönüş söyleyecektir.
Europa için sırada ne var?
Maliyet aşımları nedeniyle önerilen bir Avrupa Orbitörünün son iptaliyle, bu Europa'nın okyanusunu keşfetme stratejimizi yeniden incelemek için iyi bir zamandır. Bağlı denizaltılar ve derin delme sondaları, böyle derin bir kabukta oldukça pratik değildir, ancak yüzey inişleri yine de çok önemli olabilir. Yüzeye bir iniş göndermeden önce, Jüpiter veya Avrupa yörüngesinde, kabuktaki okyanus materyallerinin ve ince noktaların maruz kalmasını aramak ve en iyi iniş alanlarını bulmak için bir keşif görevi göndermeliyiz. Böyle bir görev, mineral tanımlama için büyük ölçüde geliştirilmiş kızılötesi haritalama yeteneklerinden yararlanır (sonuçta, Galileo enstrümanları yaklaşık 25 yaşındadır). Topografik haritalama için stereo ve lazer cihazları kullanılacaktır. Yerçekimi çalışmaları ile birlikte, bu veriler buzlu kabuğun nispeten ince bölgelerini aramak için kullanılabilir. Son olarak, Galileo, çarpma kraterleri de dahil olmak üzere harita için yeterli çözünürlüklerde Europa'nın yarısından daha azını gözlemledi. Örneğin, bu az görülen yarımküredeki kraterler, Europa'nın buz kabuğunun geçmişte daha ince olup olmadığını gösterebilir.
Europa için Lander mı?
Sismometreli bir iniş, Jüpiter ve Io'nun uyguladığı günlük gelgit kuvvetleri tarafından üretilen avrupa depremlerini dinleyebilir. Sismik dalgalar derinliği buz kabuğunun dibine ve muhtemelen okyanusun dibine tam olarak eşlemek için kullanılabilir. Yerleşik kimyasal analizörler daha sonra organik molekülleri veya diğer biyolojik izleyicileri arayacak ve potansiyel olarak Europa? Nın yaşadığı? gezegen. Böyle bir inişin muhtemelen yüzeydeki radyasyon hasarı bölgesinden geçmek için birkaç metre delmesi gerekecektir. Ancak bu görevler yürürlüğe girdikten sonra, bu büyüleyici gezegen boyutundaki ayın gerçek keşfine başlayabiliriz. Monty Python'u yeniden yorumlamak için, henüz ölmedi!
Orijinal Kaynak: USRA Haber Bülteni
