يوروبا: الأمل في علم الأحياء الفلكي

ستصبح أصغر أقمار المشتري الأربعة في الجليل ، والتي جذبت انتباه العلماء من العديد من التخصصات لسنوات ، نجمة حقيقية في العقد الثالث من قرننا. وسائل الإعلام الجماهيرية. ستطير المجسات باتجاه أوروبا ، والتي ستدرس بعناية هذا القمر الاستثنائي وتحاول دراسة ما بداخله. اهم الاشياء اولا.

افتتاح

تم اكتشاف يوروبا ، مثل الأقمار الثلاثة الرئيسية الأخرى لكوكب المشتري ، في 8 يناير 1610. تم إجراء ذلك بواسطة Galileo من جامعة Padua باستخدام منكسر 20x. في الواقع ، كان قد لاحظ يوروبا في اليوم السابق ، ولكن بسبب زيادة طفيفة في المنكسر ، تعامل مع Io و Europa كجسم واحد ، وفصل بينهما في الليلة التالية فقط. استكشاف الفضاء كان أول مسبار تحليق بالقرب من أوروبا هما بايونير 10 و 11 - لكن الصور التي تم التقاطها كانت ذات جودة رديئة نسبيًا. كان العلماء مهتمين فقط برحلة مجسات فوييجر عبر نظام المشتري في عام 1979. أظهرت صور يوروبا المرسلة إلى الأرض في ذلك الوقت سطحه الجليدي. حتى ذلك الحين ، بدأ بعض العلماء في النظر في إمكانية وجود محيط تحت سطح القمر.

في عام 1995 ، دخلت المركبة الفضائية جاليليو مدارًا حول كوكب المشتري ، وأطلقت مهمة علمية استكشفت فيها مرارًا أقمار المشتري على مدار السنوات الثماني الماضية وقدمت أدق الملاحظات حتى الآن. تُظهر الصور الجديدة الأكثر تفصيلاً لـ Europa شقوقًا في القشرة الجليدية يبدو أنها قد غمرت من الأسفل. من ناحية أخرى ، في مناطق أخرى ، كان الانطباع أن قشرة الأرض قد تشققت ، وأطلقت بعض المياه الجوفية ، وأعيد تجميدها. لسوء الحظ ، واجهت مركبة الفضاء جاليليو مشاكل مع الهوائي ونقل البيانات إلى الأرض. نتيجة لذلك ، لم يصلنا الكثير منهم مطلقًا ، ولم يتم تصوير بعض أجزاء القمر على الإطلاق. 

صورة يوروبا من مركبة الفضاء جاليليو

آخر مسبار يقترب من أوروبا هو New Horizons. التقطت صوراً في عام 2007 وهي في طريقها إلى بلوتو في 14 يوليو 2015. منذ ما يقرب من عامين ، لاحظ العلماء الذين يعملون ببيانات من تلسكوب هابل الفضائي سحابة كبيرة من بخار الماء فوق المنطقة الجنوبية من أوروبا. هذا يشير إلى أن يمكن أن تتسرب المياه السائلة عبر قشرة الأرض وتبتعد عن سطح القمر عندما ينفجر السخان. إما أن توجد خزانات تحت السطح ، أو توجد شقوق عميقة جدًا في الجليد.

المحيط

يجذب أوروبا انتباه العلماء لأنه يُعتقد على نطاق واسع أنه موجود تحت سطح هذا القمر. طبقة من الماء السائل. على الرغم من بعده عن الشمس ، قد يكون سائلًا بسبب ارتفاع درجة الحرارة بسبب تشوهات المد والجزر الناجمة عن قرب المشتري.

ظهرت الافتراضات الأولى حول وجود المحيط في أوروبا في أعمال نظرية بحتة ، والتي أخذت في الاعتبار المدار اللامركزي قليلاً للقمر والرنين المداري مع أقمار غاليليو الأخرى. وصل المزيد من الأدلة إلى الأرض في صور من فوييجر وجاليليو تُظهر مناطق فوضوية على سطح يوروبا. يعتقد بعض العلماء أن المحيط تحت السطحي يأتي إلى السطح في هذه المنطقة. ومع ذلك ، لا تزال هذه نظرية مثيرة للجدل ، حيث يميل معظم الجيولوجيين نحو نظرية "الجليد السميك" ، التي نادرًا ما يتفاعل فيها المحيط تحت السطحي مباشرة مع السطح أو لا يتفاعل معه أبدًا. وفقًا للعلماء ، يبلغ سمك القشرة الجليدية الخارجية 10-30 كيلومترًا ، بما في ذلك ما يسمى بالجليد الدافئ ، ويمكن أن يصل عمق المحيط إلى 100 كيلومتر. إذا كانت هذه الأرقام صحيحة ، فقد تكون أوروبا هي النهاية ضعف كمية الماء الموجودة على الأرض!

مقطع عرضي للجزء الداخلي من أوروبا ، يُظهر القشرة الجليدية والمحيط الجوفي واللب الصخري.

منذ أن مرت مهمات فوييجر بالقرب من أوروبا قبل 36 عامًا ، كان العلماء يحاولون فهم تركيبة المادة ذات اللون الأحمر والبني التي تملأ الشقوق والمناطق الجيولوجية الأخرى على سطح القمر. تظهر الدراسات الطيفية أن هذه المناطق قد تكون غنية بالأملاح (على سبيل المثال ، كبريتات المغنيسيوم) ، والتي يمكن أن تتراكم هناك بسبب تبخر المياه المتدفقة إلى السطح. ومع ذلك ، فإن هذه الأنواع من الأملاح إما عديمة اللون أو بيضاء ، لذلك يجب أن تكون بعض المواد الأخرى مسؤولة عن اللون المحمر. في مايو من هذا العام ، أبلغت مجموعة من العلماء من مختبر الدفع النفاث عن تجارب تمكنوا من خلالها من إعادة إنشاء اللون الأحمر والبني للخطوط. يمكن أن تتشكل عندما تصل أملاح المحيط إلى السطح ثم يتم تبييضها بواسطة إشعاع المشتري القوي.

السخانات

في أوروبا ، قد يكون هناك نوافير دورية بعمود مائي يصل إلى 200 كم فوق السطح! تظهر عندما يكون القمر بعيدًا عن المشتري في مداره وتختفي مع اقترابه. يتوافق هذا النمط مع تنبؤات نماذج تأثير المد والجزر. ومن الجدير بالذكر أن تأثير المد والجزر لكوكب المشتري على أوروبا أكبر بألف مرة من تأثيره من الأرض إلى القمر. تقدر شدة الانفجارات المائية في أوروبا بـ 1 كجم / ثانية.

الحياة في أوروبا

يبدو أن أوروبا هي واحدة من أفضل الأماكن في النظام الشمسي للباحثين عن الحياة خارج كوكب الأرض. يمكن أن توجد في المحيط تحت السطح الجليدي - في بيئة مشابهة لأعماق محيط الأرض ، خاصة بالقرب من الفتحات الحرارية المائية. في مايو 2015 ، أعلن العلماء أن أملاح المحيط يمكن أن تغطي بعض الهياكل الجيولوجية في أوروبا. قد يشير هذا إلى وجود تفاعل بين المحيط وقاع المحيط ، ويمكن أن يكون مثل هذا التفاعل النشط حاسمًا لظهور الحياة.

تحفز الطاقة الحرارية للمد والجزر العمليات الجيولوجية النشطة في أحشاء أوروبا. مثل الأرض ، يمكن أن يحتوي القمر الصناعي للمشتري على مصدر داخلي للطاقة من الاضمحلال الإشعاعي ، لكن كمية هذه الطاقة ستكون عدة مرات أقل من طاقة قوة المد والجزر. قوة المد والجزر وحدها ليست كافية لدعم الحياة في مثل هذا المحيط الكبير ، لكن العلماء يعتقدون أنه يمكن أن توجد ، على سبيل المثال ، عند السطح البيني بين المحيط والقشرة الجليدية.

تظهر الدراسات الحديثة أيضًا وجود بحيرات مغلقة تمامًا في القشرة الجليدية في أوروبا. وهي تختلف عن المحيطات السائلة أقل من ذلك بكثير. إذا تم تأكيد هذه التقارير ، فسيكون هذا مكانًا محتملاً آخر للبحث عن الحياة.

مستقبل الذكاء

بفضل وجود الماء ، الذي يعطي فرصة للعثور على الحياة خارج الأرض ، تم اقتراح مهمات لاستكشاف هذا العالم الغامض منذ فترة طويلة. في الوقت الحالي ، تستعد وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) لمهمة JuICE (Jupiter Icy Moon Explorer) ، والتي ستستكشف أوروبا وجانيميد وكاليستو ، وتستعد وكالة ناسا الأمريكية لمهمة أوروبا متعددة الرحلات التي تركز حصريًا على استكشاف أوروبا خلال سلسلة. من الرحلات الجوية حوله.

مشروع ESA

تم الإعلان عن اختيار مهمة JuICE كجزء من برنامج Cosmic Vision Science في 2 مايو 2012. ومن المقرر إطلاق المسبار إلى الفضاء في عام 2022 على متن مركبة إطلاق Ariane 5. وسيصل إلى نظام كوكب المشتري في عام 2030. بعد الانتهاء من مناورات كوكب المشتري و "كوكب المشتري" في عام 2033 ، ستدخل الأقمار الصناعية الأخرى في مدار حول جانيميد ، والتي ستتم دراستها بعناية أثناء هذه المهمة.

رؤية الفنان لمهمة Jupiter Icy Moon Explorer (ESA)

في حالة Europa ، سيركز مسبار JuICE على دراسة المواد الكيميائية المهمة لأصل الحياة (بما في ذلك المركبات العضوية) ، بالإضافة إلى محاولة كشف لغز تكوين التكوينات المميزة على سطح القمر والقمر. التركيب الكيميائي للمادة الحمراء التي تملأ الشقوق الموجودة على السطح. بالإضافة إلى ذلك ، ستقوم بإجراء قياسات رادارية لسماكة الطبقة الجليدية العلوية.

مشروع ناسا

في حالة المهمة التي صممتها وكالة ناسا ، فإننا نتعامل مع مهمة تركز بالكامل على دراسة أوروبا. تم التخطيط لبعثات لاحقة إلى هذا القمر منذ أيام مركبة الفضاء جاليليو. تضمنت المقترحات الأولية - مثل Europa Orbiter أو Jupiter Icy Moons Orbiter - إطلاق مسبار في مدار حول أوروبا ، ولكن بسبب الإشعاع القوي من الغلاف المغناطيسي للمشتري ، تم التخلي عن هذه الفكرة. تتضمن المهمة المخطط لها حاليًا إطلاق المسبار في مدار حول كوكب المشتري وإجراء سلسلة من 45 رحلة طيران قريبة بالقرب من أوروبا على ارتفاعات تتراوح من 25 إلى 2700 كيلومتر فوق السطح. نتيجة لهذا ، سوف يتعرض المسبار للإشعاع الضار وقت أقل بكثير. خلال كل رحلة بحرية ، سوف يستكشف مناطق مختلفة من السطح ، ويحلل بالتفصيل تضاريس وسمك القشرة الجليدية. ومن المثير للاهتمام أن المسبار يمكن أن يمر عبر نبع بخار الماء على ارتفاع منخفض. سيسمح ذلك باستكشاف عينة من المحيط تحت السطحي دون الحاجة إلى الهبوط على السطح والحفر في الغطاء الجليدي.

تشمل أهداف البعثة: تأكيد وجود وتوصيف المياه الموجودة تحت القشرة الجليدية والعمليات التي تحدث عند حدود القشرة والمحيطات ، ودراسة التكوينات السطحية مع التركيز على الأماكن التي يكون فيها النشاط الجيولوجي الحديث أو الحالي مرئيًا ، وتحليل التركيب الكيميائي على السطح.

من المقرر إطلاق المسبار في الفترة من 2022 إلى 2025 ، اعتمادًا على تقدم العمل على نظام SLS. وتتمثل الخطة الأساسية في إطلاقه على صاروخ أطلس V 551. ثم ستستخدم المركبة الفضائية جاذبية كوكب الزهرة والأرض للوصول إلى كوكب المشتري بعد ست سنوات من الإطلاق. في حالة انتهاء ناسا من العمل على SLS (نظام الإطلاق الفضائي) ، يمكن استخدام هذا الصاروخ لإطلاق مركبة فضائية إلى الفضاء وإرسالها مباشرة إلى المشتري. بفضل هذا ، سيكون من الممكن تقليل وقت الرحلة إلى النصف.