قمر اروپا مشتری ممکن است تکامل آهسته داشته باشد

تکامل درونی اروپا اعتبار: ک  Kevin Trinh/ASU

قمر مشتری، اروپا، کمی کوچکتر از ماه زمین است و یکی از امیدوارکننده‌ترین مکانها برای جستجوی حیات بیگانه است.

در میان سیستم مشتری، اروپا به دلیل شواهد قوی مبنی بر وجود مواد مغذی، آب و انرژی که به طور بالقوه یک محیط قابل سکونت برای برخی از اشکال حیات در خارج از زمین فراهم می‌کند، مورد توجه دانشمندان است. علاوه بر این، اعتقاد بر این است که اروپا به چهار لایه (از سطح به مرکز) تشکیل شده است: پوسته یخی، اقیانوس آب نمک، گوشته سنگی و هسته فلزی.

مانند زمین، اقیانوس اروپا با بستر صخره‌ای دریا تماس می‌گیرد که ممکن است امکان ایجاد شیمی سنگ-آب را برای حیات فراهم کند. برخی از دانشمندان همچنین بر این باورند که بستر دریا ممکن است میزبان آتشفشان‌هایی باشد که می‌توانند انرژی و مواد مغذی بیشتری را برای یک بیوسفر بالقوه فراهم کنند.

دانشمندان ASU، کوین ترینه، کارور بیرسون و جو اورورک از دانشکده زمین و اکتشافات فضایی، با استفاده از کد کامپیوتری که ترینه نوشته بود، پیامدهای تشکیل اروپا با دمای اولیه پایین را بررسی کردند. یافته‌های آنها اخیرا در Science Advances منتشر شده است.

سنگ‌های هیدراته ممکن است یک عنصر کلیدی باشند

اروپا ممکن است منشأ دگرگونی برای اقیانوس داشته باشد. در حالی که برخی از دانشمندان این را حدس می‌زدند، ترینه و تیم او نشان می‌دهند که اگر اروپا واقعاً از سنگهای هیدراته تشکیل شده باشد (یعنی سنگها دارای هیدروژن و اکسیژن هستند)، آن قدر از داخل اروپا باید آنقدر داغ شود که مستقیماً از سنگهای هیدراته آب آزاد شود و اقیانوس و پوسته یخی را تشکیل دهد.

کوین ترینه، دانشیار فارغ التحصیل دانشکده زمین و اکتشافات فضایی ASU می‌گوید: منشا اقیانوس اروپا مهم است زیرا پتانسیل ماه برای پشتیبانی از حیات در نهایت به مواد شیمیایی و شرایط فیزیکی در طول فرآیند تشکیل اقیانوس بستگی دارد.

اعتبار: دانشگاه ایالتی آریزونا

تشکیل هسته فلزی به دماهای بالا نیاز دارد

بسیاری از دانشمندانی که این قمر یخی را مطالعه می‌کردند، تصور می‌کردند که اروپا با یک هسته فلزی در طی یا اندکی پس از برافزایش تشکیل شده است. این مطالعه ASU با این پیش‌بینی در تضاد است، در عوض استدلال می‌کند که اروپا ممکن است تا میلیاردها سال پس از برافزایش هسته فلزی خود را شروع نکرده باشد (اگر اصلاً اتفاق افتاده باشد).

“برای بیشتر جهان‌های منظومه شمسی، ما تمایل داریم ساختار داخلی آنها را در مدت کوتاهی پس از پایان شکل‌گیری در نظر بگیریم. این اثر بسیار هیجان‌انگیز است زیرا اروپا را به عنوان دنیایی باز می‌کند که درون آن در تمام طول عمرش به آرامی در حال تکامل بوده است. کارور بیرسون، محقق فوق دکتری در دانشکده زمین و اکتشافات فضایی ASU، گفت: درهایی برای تحقیقات آینده برای درک چگونگی مشاهده این تغییرات در اروپا که امروز می بینیم.

وجود یک هسته فلزی عمیقاً با گرمای داخلی اروپا مرتبط است که ممکن است برای ایجاد آتشفشان در بستر دریا و کمک به ایجاد یک محیط قابل سکونت در بستر دریا مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، مشخص نیست که آیا اروپا گرمای کافی برای تشکیل چنین هسته‌ای تولید کرده است یا خیر. کد ترینه نحوه تولید و توزیع گرما در ماه را محاسبه می‌کند که از همان معادلات حاکم استفاده می‌کند که بسیاری از ژئودینامیک‌ها برای چندین دهه استفاده می کردند. با این حال، نتیجه جدید این تیم از به چالش کشیدن مفروضات رایج در مدل‌سازی اروپا ناشی می‌شود: قمر کوچکی مانند اروپا می‌تواند به عنوان مخلوطی سرد از یخ، سنگ و فلز شکل بگیرد.

با این حال، همه این فرآیندها نیاز به فضای داخلی گرم دارند. قمر کوچکی مانند اروپا (تقریباً 1٪ از جرم زمین) ممکن است انرژی کافی برای ایجاد یا حفظ فرآیندهای مشابه زمین – تشکیل هسته فلزی، آتشفشانی در بستر دریا، و ژئوشیمی سنگ-آب – را نداشته باشد که به این معنی است که پتانسیل قابل سکونت اروپا نامشخص است. زمان دقیق تشکیل اروپا تعیین می‌کند که چه مقدار گرما از واپاشی رادیواکتیو یک ایزوتوپ کوتاه مدت آلومینیوم در دسترس است. گرمایش جزر و مدی (از فعل و انفعالات گرانشی با مشتری و سایر قمرها) همچنین بر سرعت جدا شدن فضای داخلی اروپا به لایه‌های مجزا نیز تأثیر می گذارد.

بستر دریای اروپا ممکن است خنک، هیدراته باشد و آتشفشانی کف دریا (در صورت وجود) محدود باشد.

این مطالعه نشان می‌دهد که ممکن است فعالیت هیدروترمال محدود و آتشفشان کف دریا در اروپا وجود داشته باشد که ممکن است مانع سکونت شود. با این حال، پیش‌بینی‌های مطمئن به داده‌های بیشتری نیاز دارند.

جوزف اورورک، استادیار دانشکده زمین و اکتشافات فضایی ASU می گوید: «اروپا فقط یک زمین آبی و کم‌سن نیست، بلکه دنیای خاص خودش، پر از اسرار برای کشف است.

در اکتبر 2024، ناسا قصد دارد فضاپیمایی به نام کلیپر ناسا را پرتاب کند که باید در آوریل 2030 به اروپا برسد. با کار اخیر ترینه، بیرسون و او رورکه، دانشمندان برای تفسیر داده‌های دریافتی از کلیپر ناسا مجهز خواهند شد. هدف اصلی ارزیابی قمر یخی مشتری اروپا برای شرایط بالقوه برای میزبانی حیات است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Jupiter’s moon Europa may have had a slow evolution

by Kim Baptista, Arizona State University JUNE 17, 2023

https://phys.org/news/2023-06-jupiter-moon-europa-evolution.html