هل يحتوي قمر كوكب المشتري يوروبا على ينابيع ماء حار؟ إذا كان الأمر كذلك ، ما هو مصدرها؟

رذاذ الماء العمودي الساطع اللامع مع وجود كوكب ونجوم في الخلفية.

مفهوم الفنان لعمود بخار الماء على أوروبا ، أصغر أقمار جليل الكبيرة الأربعة لكوكب المشتري. الصورة عبر ASA / ESA / K.Retherford / SwRI /علم.

قمر المشتريأوروبايُعرف باسم أعالم الماءفي النظام الشمسي الخارجي. مثل قمر زحلإنسيلادوس، يُعتقد أن أوروبا الجليدية بها محيط تحت سطحها. على سطح إنسيلادوس ، شوهدت ينابيع بخار الماء تنفجر في الفضاء. وبالمثل ، هناكأدلة متزايدةلأعمدة بخار الماء التي تنفجر من سطح يوروبا. إنها أحد الأسباب التي تجعل العلماء متحمسين بشأن مهمة مركبة فضائية إلى أوروبا - Theأوروبا كليبرالمهمة - من المقرر إطلاقها في عام 2024. لذا فإليك سؤال. إذا انفجرت أعمدة المياه من سطح أوروبا ، فما هو مصدرها؟ هل تنشأ في المحيطات الجوفية لهذا العالم (كما هو الحال مع إنسيلادوس) ، أم من جيوب من المياه المالحة المحبوسة في قشرة أوروبا؟

بحث جديدأعلنفي نوفمبر 2020 من قبل علماء في جامعة ستانفورد ، يشير معهد جامعة تكساس للجيوفيزياء ومختبر الدفع النفاث التابع لناسا إلى أن الحالة الأخيرة قد تكون كذلك: على عكس أعمدة إنسيلادوس ، يبدو أن أعمدة يوروبا تنبع من جيوب من الماء ، أو تحت سطح مالح. بحيرات محصورة داخل قشرة القمر الجليدي.

تقاويم القمر لعام 2021 موجودة هنا! اطلب ما يناسبك قبل ذهابهم. هدية رائعة!

المراجعة الأقرانكانت النتائجنشرتفي المجلةرسائل البحوث الجيوفيزيائيةفي 5 نوفمبر 2020.

تأتي النتائج منالنمذجةمن قشرة أوروبا ، مما يدل على أن المياه المالحة -محلول ملحي- يمكن أن تتحرك داخل القشرة الجليدية وتشكل جيوبًا من الماء تنفجر بعد ذلك على السطح.

إن معرفة مكان نشوء الأعمدة أمر بالغ الأهمية لإمكانية اكتشاف دليل على وجود الحياة في محيط أوروبا ، إذا كان موجودًا. إذا كانت أعمدة يوروبا تأتي من المحيط ، كما تفعل أعمدة إنسيلادوس ، فسيكون العلماء قادرين على تحليل المياه من المحيط نفسه. كماجريجور شتاينبروجفي جامعة ستانفوردعلق:



يعد فهم مصدر أعمدة المياه هذه أمرًا مهمًا للغاية لمعرفة ما إذا كان يمكن لمستكشفي أوروبا في المستقبل الحصول على فرصة لاكتشاف الحياة من الفضاء فعليًا دون استكشاف محيط أوروبا.

منظر مقطوع لعمود في فوهة بركان كبيرة على قمر وكوكب كبير ونجوم في الخلفية.

رسم فنان آخر لـالبراكينثوران - أو ثوران بركان جليدي - يظهر هذا الماء المالح من داخل قشرة القمر الصغير ، ويتم إطلاقه في الفضاء في موقع فوهة الارتطام. الصورة عبر القاضي وينرايت /ناسا.

يستمر الدليل في بناء أن محيط يوروبا من المحتمل أن يكون صالحًا للسكن ، وربما حتى معهالفتحات الحرارية المائيةحول ما يمكن أن تتجمع حوله الحياة في قاع المحيط في أوروبا ، مثل الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار في قاع المحيط على الأرضدعم النظم البيئية الفريدة. من ناحية أخرى ، يُعتقد أن جيوب الماء في قشرة القمر ستكون أقل ملاءمة ؛ كانوا يفتقرون إلى مصادر الطاقة الغنية للفتحات الحرارية المائية ، على سبيل المثال. لذلك - إذا كانت أعمدة يوروبا تأتي من جيوب من محلول ملحي محاصر في قشرة القمر - فقد لا تكون مصدرًا غنيًا للتحليل من قبل أولئك الذين يبحثون عن الحياة على أوروبا.

لماذا بدأ الباحثون في الاعتقاد بأن أعمدة يوروبا قد تأتي من محلول ملحي محاصر في القشرة ، وليس من المحيط الجوفي لهذا القمر؟

قاموا بفحص صور سطح يوروبا التي أرسلهاجاليليومسبار في أواخر التسعينيات وأوائل القرن الحادي والعشرين. استخدموا هذا التحليل لتطوير نموذج يشير إلى أن مزيجًا من التجميد والضغط - من تأثيرات النيازك أو الكويكبات - يمكن أن يسببالبراكينالانفجارات ، أي ثوران الجليد المائي.

لدى يوروبا عدد قليل نسبيًا من الحفر الأثرية على سطحه الجليدي ، لكن الباحثين ألقوا نظرة فاحصة عليهامانان كريتر، أحدثت حفرة تأثير يبلغ عرضها 18 ميلاً (بعرض 29 كم) عشرات الملايين من السنين. أشارت النمذجة إلى أن الجليد الذائب الناتج عن التأثير ، وإعادة تجميد الجيب المائي تحت السطح ، يمكن أن يؤدي إلى ثوران بركاني. أوضحت ورقة هؤلاء العلماء:

القمر الصناعي يوروبا للمشتري له محيط تحت السطح مغطى بقشرة جليدية. نوضح كيف يمكن أن تنتقل الجيوب الصغيرة من المحلول الملحي داخل الجليد من المناطق الباردة إلى المناطق الأكثر دفئًا. يمكن أن يحدث هذا حتى في درجات حرارة منخفضة للغاية ، أقل من النقطة التي يتجمد فيها الماء النقي ، لأن الماء يصبح أكثر ملوحة وملوحة أثناء انتقاله. من خلال النظر إلى فوهة الارتطام على أوروبا ، والتي كانت دافئة في البداية في الوسط وتبريدها إلى الداخل من محيطها الأكثر برودة ، يمكننا دراسة كيفية انتقال المياه نحو المركز وتشكيل خزان مياه مركزي. عندما بدأ الجيب المائي الأخير في مركز الحفرة بالتجمد ، أدى الضغط المتزايد إلى انفجار بركاني جليدي وضع محلول ملحي على السطح لتشكيل ميزة 'عنكبوتية' بارزة قبل أن ينهار الجليد في التجويف أدناه. باستخدام نموذج التضاريس الرقمي لميزة فوهة البركان والانهيار ، نقدر كمية المياه التي اندلعت ومدى ملوحة القشرة الجليدية في أوروبا.

اثنين من الكرات الأرضية مع علامات مطابقة على خلفية زرقاء داكنة مرقطة مع انتفاخ أبيض صغير على الحافة المسمى بلوم.

صور مركبة من تلسكوب هابل الفضائي ومركبة جاليليو الفضائية ، تُظهر عمودًا مشتبه به ينفجر في نفس المكان على أوروبا في عامي 2014 و 2016. الصورة عبر NASA / ESA / W. Sparks (STScI) / USGS Astrogeology Science Center /مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

ميزة دائرية على التضاريس الرمادية المتصدعة.

Manannán Crater على يوروبا ، محور الدراسة الجديدة وحيث يعتقد العلماء أن أعمدة المياه قد اندلعت. الصورة عبر E.P. Turtle / E. Pierazzo et al./علم.

دون بلانكينشيب، كبير الباحثين في معهد جامعة تكساس للجيوفيزياء ، أضاف:

اصطدم المذنب أو الكويكب بقشرة الجليد كان في الأساس تجربة كبيرة نستخدمها لبناء فرضيات لاختبارها. يقدم نموذجنا تنبؤات محددة يمكننا اختبارها باستخدام البيانات من الرادار والأدوات الأخرى الموجودة علىأوروبا كليبر.

بعد الاصطدام ، تجمد الماء جزئيًا في الجليد ، ولكن من الممكن أيضًا تكوين جيوب أخرى من الماء في قشرة القمر. يمكن لجيوب المياه المالحة نظريًا أن تتحرك جانبًا عبر القشرة. أثناء قيامهم بذلك ، يذوبون الجليد المجاور ويصبحون أكثر ملوحة في هذه العملية. قال Steinbrügge:

لقد طورنا طريقة يمكن أن يتحرك بها الجيب المائي أفقيًا ، وهذا مهم جدًا. يمكن أن يتحرك على طول التدرجات الحرارية ، من البارد إلى الدافئ ، وليس فقط في الاتجاه السفلي كما تسحبه الجاذبية.

في حالة Manannán Crater في Europa ، يعتقد العلماء أن أحد جيوب المياه المالحة وصل إلى منتصف الحفرة. بعد أن علقت هناك ، بدأت في التجمد ، مما تسبب في ضغط مما أدى إلى ثوران شبيه بالعمود. حتى أن الثوران ترك علامة على شكل عنكبوت على سطح يوروبا ، والتي رآها جاليليو.

لذا ، في حين أن الأعمدة المنبعثة من الجيوب الملحية المحبوسة في قشرة أوروبا لن توفر الكثير من المعلومات حول المحيط تحت السطحي لهذا القمر الصغير ،سيكونأظهر كيف أن قشرة الجليد الخارجية نشطة جيولوجيًا.جوانا فويغتأضاف باحث مساعد خريج بجامعة أريزونا:

على الرغم من أن الأعمدة المتولدة عن انتقال المحلول الملحي لن توفر رؤية مباشرة لمحيط أوروبا ، فإن النتائج التي توصلنا إليها تشير إلى أن غلاف أوروبا الجليدي نفسه ديناميكي للغاية.

رجل مبتسم يرتدي نظارة بغطاء خشبي خلفه.

جريجور شتاينبروغ في جامعة ستانفورد ، المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة. صورة عبرجامعة ستانفورد.

كمؤلف مشاركداستن شرودرفي جامعة ستانفورد قال أيضًا:

هذا يجعل الطبقة السطحية الضحلة - القشرة الجليدية نفسها - مكانًا أكثر إثارة للتفكير فيه. إنه يفتح طريقة جديدة تمامًا للتفكير فيما يحدث مع وجود الماء بالقرب من السطح.

كان العمود المفترض في Manannán Crater صغيرًا نسبيًا ، وأصغر من الأعمدة الكبيرة الأخرى التي توجد أدلة متزايدة من بيانات جاليليو وتلسكوب هابل الفضائي. وهذا يعني ، كما يقول الباحثون ، أن الأعمدة الكبيرة ربما لا تكون ناجمة عن أحداث الاصطدام. فيما يتعلق بكيفية حدوثها ، لا يعرف العلماء بعد ، ولكن إذا كانت هناك آلية مرتبطة بالمحيطات مماثلة لتلك الموجودة على إنسيلادوس ، فسيكون ذلك مثيرًا. كماروبرت بابالاردولاحظ في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا:

هذا العمل مثير ، لأنه يدعم مجموعة الأبحاث المتزايدة التي تظهر أنه يمكن أن تكون هناك أنواع متعددة من الأعمدة على أوروبا. يساهم فهم الأعمدة ومصادرها المحتملة بقوة في هدف Europa Clipper للتحقيق في قابلية أوروبا للسكن.

منظر جزئي للكرة الأرضية بخطوط لامعة تخرج منه على خلفية سوداء.

في حين أن أعمدة المياه في يوروبا لم يتم تأكيدها بالكامل بعد ، إلا أن الأعمدة الموجودة على قمر كوكب زحل إنسيلادوس كانت كذلك بالتأكيد. تنشأ من المحيط المالح تحت سطح القمر. صورة عبرناسا للعلوم.

تشير النتائج أيضًا إلى أنه يمكن إنشاء أعمدة مماثلة على أجسام جليدية أخرى أيضًا. وفقًا لـ Voigt:

لا تنطبق الهجرة الجيبية المالحة بشكل فريد على الحفر الأوروبية. بدلاً من ذلك ، قد توفر الآلية تفسيرات للأجسام الجليدية الأخرى حيث توجد التدرجات الحرارية.

من المحتمل أن يتطلب تحديد مصدر أو مصادر أعمدة يوروبا على وجه اليقين ملاحظات في الموقع ، ولحسن الحظ ، فإن ناسا القادمةأوروبا كليبرالمهمة ، المقرر إطلاقها في عام 2024 ، يجب أن تكون قادرة على القيام بذلك. حتى الآن ، لا يزال هناك بعض الجدل حول ما إذا كانت الأعمدة موجودة أصلاً ، لكن الأدلة المتراكمة من هابل أكدت ذلك تقريبًا الآن. حتى لو لم تنشأ بعض هذه الأعمدة من المحيط نفسه ، فلا يزال من الممكن أن يحدث ذلك في أعمدة أخرى. ستدرس Europa Clipper أوروبا بتفاصيل غير مسبوقة ، ونأمل أن تجيب على هذا السؤال بالإضافة إلى العديد من الأسئلة الأخرى التي يمتلكها العلماء حول هذا العالم الصغير الرائع.

الخلاصة: يعتقد العلماء الآن أن بعض أعمدة يوروبا المائية على الأقل تنشأ من جيوب من المياه المالحة في القشرة.

المصدر: هجرة المياه المالحة والبراكين القروية المستحثة بالتأثير على أوروبا

عبر وكالة ناسا

عبر جامعة ستانفورد