Europa. Pildikrediit: NASA Suurendamiseks kliki pildil
Avastus, et Jupiteri kuu Europa külmunud jäise kooriku all on tõenäoliselt külm, soolane ookean, on pannud Europa meie päikesesüsteemi objektide nimekirja, mida astrobioloogid sooviksid edasi uurida. Kanadas Calgarys toimunud Earth System Processes II konverentsil pidas Arizonas Phoenixis asuva Arizona osariigi ülikooli planeedigeoloog ja geoloogiaprofessor Ron Greeley kõne, milles võttis kokku Jupiteri ja selle kuude kohta teadaoleva ning avastamata jäänud teemal. .
Jupiteri süsteemi on uurinud kuus kosmoselaeva. Kaks esimest olid Pioneeri kosmoseaparaadid 1970ndatel, mis lendasid Jupiteri süsteemi järgi ja tegid mõned lühikesed tähelepanekud. Neile järgnesid kosmoselaevad Voyager I ja II, mis andsid meile meie esimesed üksikasjalikud vaated Galilea satelliitide kohta. Kuid enamik teavet, mis meil on, pärineb Galileo missioonilt. Hiljuti oli kosmoselaeva Cassini lendorav, mis läks Jupiteri käest ja tegi vaatlusi teel Saturnisse, kus see praegu töötab. Kuid peaaegu kõik, mida me Jupiteri süsteemi geoloogia kohta teame, eriti Galilea satelliidid (Io, Europa, Ganymede ja Callisto), pärinesid Galileo missioonilt. Galileo andis meile uskumatult palju teavet, mida me veel täna analüüsime.
Galilea satelliite on neli. Io, sisemine, on vulkaaniliselt kõige aktiivsem objekt Päikesesüsteemis. Selle sisemine energia tuleneb loodete rõhutamisest sisemuses, kuna seda lükatakse-tõmmatakse Europa ja Jupiteri vahele. Plahvatuslik vulkaanilisus, mida me seal näeme, on väga muljetavaldav. On torusid, mis väljutatakse umbes 200 kilomeetrit (124 miili) maapinnast. Samuti näeme pinnale purskuvat vulkaanilisust laavavoogude kujul. Need on väga kõrge temperatuuriga, väga voolavad vedelikud. Io peal näeme neid voogesid ulatudes sadade kilomeetriteni üle kogu pinna.
Kõik Galilea satelliidid asuvad elliptilistel orbiitidel, mis tähendab, et mõnikord on nad Jupiterile lähemal, teinekord kaugemal ja naabrid lükkavad neid eemale. See tekitab Io puhul piisava taseme sisemise hõõrdumise, et sulatada sisemus ja “juhtida” vulkaanid. Samad protsessid toimuvad ka Euroopas. Ja on olemas võimalus, et Europa jäise koore all toimub silikaatvulkaan.
Ganymede on Päikesesüsteemi suurim satelliit. Sellel on välimine jäine kest. Me arvame, et sellel on silikaadisüdamiku kohal vedela veega jäämere ookean ja võib-olla väike sisemine metalliline tuum. Ganymede on selle moodustamisest alates olnud geoloogiliste protsesside all. Sellel on keeruline ajalugu, kus domineerivad tektoonilised protsessid. Näeme väga vanade ja väga noorte funktsioonide kombinatsiooni. Selle pinnal võime näha keerukaid mustrimustrid, mis ristavad vanemaid murdumustreid. Pind purustatakse plokkideks, mis on nihkunud ümber silmatorkava, ilmselt vedela sisemuse. Näeme ka varase pommitamise perioodist pärit löögiajalugu. Ganymede tektoonilise ajaloo lahtiütlemine on töö käigus.
Callisto on Galilea satelliitide äärepoolseim osa. Ka selle suhtes on rakendatud löökpommitusi, mis kajastab päikesesüsteemi üldiselt ja eriti Jupiteri süsteemi varajast akrediteerimise ajalugu. Pinnal domineerivad igas suuruses kraatrid. Kuid meid üllatas väga väikeste löökkraatrite ilmne puudumine. Näeme naabri Ganymede'i jaoks väga pisikesi löögikraatreid; me ei näe neid Callisto peal. Arvame, et väikeste kraatrite kustutamine toimub mingil viisil, kuid ainult valitud kuupiirkondades. See on mõistatus, mida pole veel lahendatud: mis on protsess, mille abil eemaldatakse mõnes piirkonnas pisikesed kraatrid, või kui nad poleks sinna mingil põhjusel alguse saanud? See on jällegi käimasoleva uurimistöö teema.
See, millest ma tahan ennekõike rääkida, on Europa. Europa on umbes Kuu suurus. See on peamiselt silikaattellis, kuid sellel on H2O väliskest, mille pind on külmunud. Silikaadi sisemust kattev vee kogumaht ületab kogu Maa vee. Selle vee pind on külmunud. Küsimus on järgmine: mis asub selle külmutatud kesta all? Kas põhjani on tahke jää või on seal vedel ookean? Arvame, et jäise kooriku all on vedel vesi, kuid me ei tea seda kindlalt. Meie ideed põhinevad mudelitel ja nagu kõiki mudeleid, tuleb neid ka edaspidi uurida.
Põhjus, miks me arvame, et Euroopas on vedel ookean, tuleneb põhjustatud magnetvälja käitumisest Europa ümber, mida mõõdeti Galileo magnetomeetri abil. Jupiteril on tohutu magnetväli. See omakorda kutsub esile magnetvälja mitte ainult Euroopas, vaid ka Ganymedes ja Callisto. See, kuidas indutseeritud magnetväli käitub, on kooskõlas soolase vedela ookeani olemasoluga mitte ainult Euroopas, vaid ka Ganymedes ja Callisto.
Me teame, et pind on vesijää. Me teame, et seal on mittejääkomponente, mis sisaldavad mitmesuguseid sooli. Ja me teame, et pind on geoloogiliselt töödeldud: seda on korduvalt murdunud, paranenud, lagunenud. Samuti näeme pinnal suhteliselt vähe löögikraatreid. See näitab, et pind on geoloogiliselt noor. Europa võiks täna isegi geoloogiliselt aktiivne olla. Eelkõige ühe piirkonna piltidel on näha tugevalt lagunenud pinda. Jäised plaadid on purunenud ja nihutatud uutesse kohtadesse. Materjal on pragude vahel määrdunud, siis ilmselt külmunud ja arvame, et see võiks olla üks neist kohtadest, kus oli ülesvoolu materjal, võib-olla ajendatud loode soojenemisest, millest ma varem rääkisin.
Me kipume unustama planeediteaduste asjade ulatuse. Kuid need jäised klotsid on tohutud. Kui mõtleme tulevase uurimise peale, tahaksime pinnale jõuda ja teha teatud peamised mõõtmised. Seega peame mõtlema kosmosesõidukite süsteemidele, mis võiksid maanduda sellisel maastikul. Kuna just nendes kohtades võib olla materjali, mis on saadud jää alt, on nad uurimise jaoks esmatähtsad. Ja veel, nagu planeetide uurimisel sageli juhtub, on kõige huvitavamad kohad kõige raskem pääseda.
Mida me siis teada tahaksime? Esimene ja kõige põhilisem on „ookeani mõiste”. Kas vedel vesi on olemas või mitte? Kas jääkest on paks või õhuke? Kui seal on ookean, kui paks see jäine koorik on? See on väga oluline teada, kui mõtleme võimaliku vedela ookeani uurimisele Euroopas: kui tahame ookeani sattuda, kui sügavale peame jääst läbi minema? Mis on pinna vanus? Me ütleme “noor”, kuid see on ainult suhteline termin. Kas see on tuhandeid, sadu tuhandeid, miljoneid või isegi miljardeid aastaid vana? Mudelid võimaldavad löögikraatri sagedusest lähtuvalt üsna laialdast levikut vanuses. Milline on sealne keskkond, mis on astrobioloogia jaoks soodne? Ja milline oli keskkond minevikus? Kas nad olid samad või on nad aja jooksul muutunud? Nendele küsimustele vastused vajavad uusi andmeid.
Teine asi, mis põhjustab meie huvi Galilea satelliitide uurimise vastu, on nende geoloogilise ajaloo mõistmine. Mingil määral võib mitmekesisust, mida me näeme, alates Io-st kuni Europa-ni kuni Ganymede ja Callisto-ni, seostada süsteemi juhtiva loodeenergia hulgaga. Maksimaalne loodeteenergia juhib vulkaanilisust, mis on Io-l nii domineeriv. Teises äärmuses tagab Callisto väga väike loodeteenergia löögikogumise rekordi säilimise. Europa ja Ganymede jäävad nende kahe äärmusliku juhtumi vahele.
Jupiteri kolme jäise kuu (Europa, Ganymede ja Callisto) kogupindala on suurem kui Marsi pindala ja tegelikult on see umbes võrdne kogu Maa maapinnaga. Nii et kui arutame jäiste Galilea satelliitide uurimist, on katteks palju maastikku.
Tulevaste uurimiste osas lubage mul jagada pisut ajalugu. Kolm aastat tagasi asutas NASA Prometheuse projekti. Prometheuse projekt hõlmab tuumaenergia arendamist ja tuumajõuseadmeid, mida ei olnud pikka aega tõsiselt kaalutud. Esimene missioon, mis Prometheuse projektis lennutati, oli Jupiter Icy Moons Orbiter ehk JIMO. Eesmärk oli uurida kolme jäist kuud Jupiteri süsteemi kontekstis. See oli väga ambitsioonikas projekt. Noh, selle aasta alguses tühistati JIMO. Kuid tundub, et sel aastal antakse Euroopa geofüüsikalisele orbiidile heakskiit. Kosmoseaparaadi kasutuselevõtu esimesi samme kaalutakse praegu. Europa on uurimise jaoks väga kõrge prioriteet ja seda prioriteeti tunnustades tõenäoliselt see missioon ka toimub.
Miks oleme Euroopast nii huvitatud? Kui räägime astrobioloogiast, siis arvestame elu kolme koostisosaga: vesi, õige keemia ja energia. Nende kohalolek ei tähenda, et elu võluv säde kunagi juhtus, kuid need on asjad, mis meie arvates on eluks vajalikud. Ja nii nagu ma kirjeldasin, on Jupiteri kõik kolm jäist kuut potentsiaalsed sihtmärgid. Kuid Europa on kõrgeim prioriteet, kuna tundub, et sellel on maksimaalne sisemine energia.
Muidugi, kõigepealt tahaksime teada saada: kas on ookean, jah või ei?
Milline on siis jäise kooriku kolmemõõtmeline konfiguratsioon? Me teame, et organismid võivad elada Arktika jää murdudes ja pragudes. Selliseid pragusid on tõenäoliselt ka Euroopas ja need võivad olla nišid, mis pakuvad astrobioloogiale suurt huvi.
Seejärel soovime kaardistada orgaanilised ja anorgaanilised pinnakompositsioonid. Täna olemasolevates andmetes näeme, et pind on heterogeenne. See pole lihtsalt puhas jää pinnal. Mõned piirkonnad tunduvad jäävabade komponentide poolest rikkamad kui mujal. Tahame selle materjali kaardistada.
Samuti soovime kaardistada huvitavad pinnaomadused ja tuvastada kohad, mis on edaspidiseks uurimiseks kõige olulisemad, sealhulgas maandurid.
Siis tahame Euroopat mõista Jupiteri keskkonna kontekstis. Näiteks kuidas mõjutab Jupiteri poolt põhjustatud kiirguskeskkond Europa pinna keemiat?
Lõppkokkuvõttes tahame pinnale jõuda, sest on palju asju, mida saame teha ainult pinnalt. Meil on väga palju Galileo missiooni andmeid ja loodame saada veelgi rohkem potentsiaalsest Europa missioonist, kuid tegemist on kaugseire andmetega. Järgmisena tahame saada pinnale maanduri, mis võiks teha mõned kriitilised maa-tõe mõõtmised, et paigutada kaugseire andmed konteksti. Ja nii me teadusringkonnas leiame, et järgmisel missioonil Euroopasse ja Jupiteri süsteemi peaks olema mingisugune maatükk. Kuid kas see ka tegelikult juhtub või mitte, jälgige!
Algne allikas: NASA Astrobiology
