Uus ülevaade sellest, kuidas Jupiteri kuu Europa kemikaalid võivad koos reageerida, võiks anda uue ülevaate sellest, kuidas Kuu jäises koorikus võivad keemilised reaktsioonid toimuda vaatamata külmale temperatuurile. Kuna reaktsioon toimub ilma kiirguse abita, võib see toimuda kogu Euroopa paksu jääkatte korral. Kui see juhtub, muudaks see praeguse mõtlemise selle kuu ja võib-olla ka teiste keemia ja geoloogia kohta.
Europa temperatuur on umbes 86 kuni 130 kelvinit (miinus 300 kuni miinus 225 kraadi Fahrenheiti järgi) ja nendes eriti külmades oludes nõuab enamik keemilisi reaktsioone kiirguse või valguse energia infundeerimist. Europa-s tuleb energiat Jupiteri kiirgusvööde osakestest. Kuna suurem osa neist osakestest tungib pinnale vaid tollide täpsusega, peatuvad Euroopa keemia mudelid tavaliselt selles.
"Kui inimesed räägivad Euroopas keemiast, räägivad nad tavaliselt kiirguse põhjustatud reaktsioonidest," ütleb Goddardi teadlane Reggie Hudson. "Kui olete jõudnud Euroopa pinna alla, on see külm ja tahke ning tavaliselt ei maksa te oodata, et asjad juhtuvad sellistes tingimustes väga kiiresti," ütles Reggie Hudson NASA Goddardi astrokeemialaborist.
"Kuid koos meie kirjeldatava keemiaga," ütles Mark Loeffler, kes on Geophysical Research Lettersis avaldatud paberi esimene autor, "kui jää võib olla 10 või 100 meetrit (umbes 33 või 330 jalga) paks ja kui sellel on väävlit, segatud dioksiidiga, hakkate reageerima. ”
Spektroskoopia näitab, et Europa jääs on väävlit ja astronoomid usuvad, et see pärineb Jupiteri Kuu Io vulkaanidest, seejärel ioniseerub ja toimetatakse Euroopasse, kus see jäässe kinnistub. Kuid algselt arvasid astronoomid, et vesijää ja väävli vahel ei toimu palju reaktsiooni.
Loeffler ja Hudson pihustasid veeauru ja vääveldioksiidi gaasi veekogu suurusega peeglitele kõrgvaakumkambris. Kuna peegleid hoiti temperatuuril umbes 50 kuni 100 kelvinit (umbes miinus 370 kuni miinus 280 kraadi Fahrenheiti järgi), kondenseerusid gaasid kohe jääna. Reaktsiooni edenedes kasutasid teadlased infrapunaspektroskoopiat, et jälgida vee ja vääveldioksiidi kontsentratsiooni langust ning tekkivate positiivsete ja negatiivsete ioonide kontsentratsiooni suurenemist.
Isegi äärmiselt külma temperatuuri korral reageerisid molekulid jäises vormis kiiresti. "Temperatuuril 130 kelvinit [umbes miinus 225 kraadi Fahrenheiti järgi], mis tähistab oodatud temperatuuride sooja lõppu Euroopas, on see reaktsioon põhimõtteliselt hetkeline," ütles Loeffler. “100 kelvini juures saate reaktsiooni küllastada poole päeva järel. Kui see ei kõla kiiresti, pidage meeles, et geoloogilistel ajavahemikel - miljardeid aastaid - on päevas kiirem kui silmapilgutus. ”
Reaktsiooni testimiseks lisasid teadlased külmunud süsinikdioksiidi, tuntud ka kui kuivjää, mida tavaliselt leidub jäistel kehadel, sealhulgas Europa. "Kui külmutatud süsinikdioksiid oleks reaktsiooni blokeerinud, poleks meil sellest enam nii suurt huvi," ütles Hudson, "kuna siis poleks reaktsioon tõenäoliselt Euroopa keemia seisukohast oluline. See oleks labori uudishimu. ” Kuid reaktsioon jätkus, mis tähendab, et see võib olla oluline nii Euroopas kui ka Ganymedes ja Callisto, veel kahel Jupiteri kuul ja mujal, kus on nii vesi kui ka vääveldioksiid.
Reaktsioon muutis veerandi peaaegu kolmandikuks vääveldioksiidist erinevateks produktideks. "See on selle keemilise reaktsiooni jaoks ootamatult suur saagis," ütles Loeffler. "Oleksime viie protsendiga rahul olnud."
Veelgi enam, toodetud positiivsed ja negatiivsed ioonid reageerivad teiste molekulidega. See võib viia huvitava keemiani, eriti seetõttu, et bisulfit, teatud tüüpi väävelioon, ja mõned muud selle reaktsiooni produktid on tulekindlad ja stabiilsed, et kesta üsna pikka aega.
See uus avastus tingib kindlasti uute Euroopa kaugvaatluste, mis võimaldavad leida tõendeid reaktsioonipõhiste toodete kohta.
Allikas: JPL
