Ευρώπη. Πιστωτική εικόνα: NASA Επιλέξτε για μεγέθυνση
Η ανακάλυψη ότι το φεγγάρι του Δία Europa πιθανότατα έχει έναν κρύο, αλμυρό ωκεανό κάτω από τον παγωμένο παγωμένο φλοιό του έχει θέσει την Ευρώπη στη σύντομη λίστα αντικειμένων στο ηλιακό μας σύστημα που οι αστροβιολόγοι θα ήθελαν να μελετήσουν περαιτέρω. Στο συνέδριο Earth System Processes II στο Κάλγκαρι του Καναδά, ο Ron Greeley, πλανητικός γεωλόγος και καθηγητής γεωλογίας στο κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Φοίνιξ της Αριζόνα, έδωσε μια ομιλία συνοψίζοντας ό, τι είναι γνωστό για τον Δία και τα φεγγάρια του, και τι μένει να ανακαλυφθεί .
Υπήρξαν έξι διαστημικά σκάφη που έχουν εξερευνήσει το σύστημα του Δία. Τα πρώτα δύο ήταν το διαστημικό σκάφος της Pioneer στη δεκαετία του 1970 που πέταξε από το σύστημα του Δία και έκανε μερικές σύντομες παρατηρήσεις. Αυτά ακολουθήθηκαν από το διαστημικό σκάφος Voyager I και II, το οποίο μας έδωσε τις πρώτες λεπτομερείς απόψεις μας για τους δορυφόρους της Γαλιλαίας. Αλλά οι περισσότερες από τις πληροφορίες που έχουμε προέρχονται από την αποστολή Galileo. Πιο πρόσφατα, υπήρχε μια μύγα του διαστημικού σκάφους Cassini, που πέρασε από τον Δία και έκανε παρατηρήσεις στο δρόμο του προς τον Κρόνο, όπου βρίσκεται σε λειτουργία. Αλλά σχεδόν όλα όσα γνωρίζουμε για τη γεωλογία του συστήματος του Δία, και ιδίως τους δορυφόρους της Γαλιλαίας (Io, Europa, Ganymede και Callisto), προήλθαν από την αποστολή Galileo. Το Galileo μας έδωσε έναν απίστευτο πλούτο πληροφοριών που βρισκόμαστε ακόμη στη διαδικασία ανάλυσης σήμερα.
Υπάρχουν τέσσερις δορυφόροι της Γαλιλαίας. Το Io, το πιο εσωτερικό, είναι ηφαιστειακά το πιο ενεργό αντικείμενο του ηλιακού συστήματος. Προέρχεται από την εσωτερική του ενέργεια από την παλιρροιακή πίεση στο εσωτερικό, καθώς ωθείται μεταξύ του Europa και του Δία. Ο εκρηκτικός ηφαιστειακός που βλέπουμε είναι πολύ εντυπωσιακός. Υπάρχουν λοφία που εκτοξεύονται περίπου 200 χιλιόμετρα (124 μίλια) πάνω από την επιφάνεια. Βλέπουμε επίσης τον εντυπωσιακό ηφαιστειακό τύπο με τη μορφή ροών λάβας που εκρήγνυνται στην επιφάνεια. Αυτές είναι πολύ υψηλής θερμοκρασίας, πολύ ρευστές ροές. Στο Io βλέπουμε αυτές τις ροές να εκτείνονται για εκατοντάδες χιλιόμετρα σε όλη την επιφάνεια.
Όλοι οι δορυφόροι της Γαλιλαίας βρίσκονται σε ελλειπτικές τροχιές, πράγμα που σημαίνει ότι μερικές φορές είναι πιο κοντά στον Δία, άλλες φορές είναι πιο μακριά, και ωθούνται από τους γείτονές τους. Αυτό δημιουργεί εσωτερική τριβή σε επαρκή επίπεδα, στην περίπτωση του Io, για να λιώσει το εσωτερικό και να «οδηγήσει» τα ηφαίστεια. Οι ίδιες διαδικασίες γίνονται στην Ευρώπη. Και υπάρχει πιθανότητα πυριτικού ηφαιστείου κάτω από τον παγωμένο φλοιό στην Ευρώπη.
Το Ganymede είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος στο ηλιακό σύστημα. Έχει ένα εξωτερικό παγωμένο κέλυφος. Πιστεύουμε ότι έχει έναν υποθαλάσσιο ωκεανό υγρού νερού πάνω από πυριτικό πυρήνα και ίσως έναν μικρό εσωτερικό μεταλλικό πυρήνα. Το Ganymede έχει υποβληθεί σε γεωλογικές διεργασίες από τη δημιουργία του. Έχει μια πολύπλοκη ιστορία, που κυριαρχείται από τεκτονικές διαδικασίες. Βλέπουμε έναν συνδυασμό πολύ παλαιών χαρακτηριστικών και πολύ νέων χαρακτηριστικών. Μπορούμε να δούμε περίπλοκα μοτίβα παραγόντων στην επιφάνειά του που διασχίζουν παλαιότερα μοτίβα καταγμάτων. Η επιφάνεια σπάει σε μπλοκ που έχουν μετατοπιστεί γύρω από το εσωτερικό, προφανώς υγρό, εσωτερικό. Βλέπουμε επίσης την ιστορία των επιπτώσεων που χρονολογείται από την περίοδο των πρώιμων βομβαρδισμών. Η απεμπλοκή της τεκτονικής ιστορίας του Ganymede είναι ένα έργο σε εξέλιξη.
Το Callisto είναι το εξόχως από τους δορυφόρους της Γαλιλαίας. Επίσης, έχει υποβληθεί σε βομβαρδισμό κρούσης, αντανακλώντας την πρώιμη ιστορία αύξησης του ηλιακού συστήματος γενικά, και το σύστημα του Δία ειδικότερα. Η επιφάνεια κυριαρχείται από κρατήρες όλων των μεγεθών. Αλλά μας εξέπληξε η φαινομενική έλλειψη πολύ μικρών κρατήρων κρούσης. Βλέπουμε πολύ μικρούς κρατήρες αντίκτυπου στον γείτονά του, Ganymede. δεν τα βλέπουμε στο Callisto. Πιστεύουμε ότι υπάρχει κάποια διαδικασία, που διαγράφει τους μικρούς κρατήρες - αλλά μόνο σε επιλεγμένες περιοχές του φεγγαριού. Αυτό είναι ένα μυστήριο που δεν έχει επιλυθεί: Ποια είναι η διαδικασία που αφαιρεί τους μικροσκοπικούς κρατήρες σε ορισμένες περιοχές, ή εναλλακτικά, μπορεί να μην είχαν σχηματιστεί εκεί για κάποιο λόγο για να ξεκινήσουν; Και πάλι, αυτό είναι ένα θέμα συνεχούς έρευνας.
Αυτό που θέλω να μιλήσω πρωτίστως είναι η Ευρώπη. Η Ευρώπη έχει περίπου το μέγεθος του φεγγαριού της Γης. Είναι κυρίως ένα πυριτικό αντικείμενο, αλλά έχει ένα εξωτερικό περίβλημα H2O, η επιφάνεια του οποίου είναι παγωμένη. Ο συνολικός όγκος νερού που καλύπτει το πυριτικό εσωτερικό του υπερβαίνει όλο το νερό στη Γη. Η επιφάνεια αυτού του νερού είναι παγωμένη. Το ερώτημα είναι: Τι είναι κάτω από αυτό το κατεψυγμένο κέλυφος; Υπάρχει συμπαγής πάγος μέχρι τον πυθμένα ή υπάρχει υγρός ωκεανός; Πιστεύουμε ότι υπάρχει υγρό νερό κάτω από τον παγωμένο φλοιό, αλλά δεν το γνωρίζουμε σίγουρα. Οι ιδέες μας βασίζονται σε μοντέλα, και όπως όλα τα μοντέλα, υπόκεινται σε περαιτέρω μελέτη.
Ο λόγος που πιστεύουμε ότι υπάρχει ένας υγρός ωκεανός στην Ευρώπη είναι από τη συμπεριφορά του επαγόμενου μαγνητικού πεδίου γύρω από την Ευρώπη που μετρήθηκε από το μαγνητόμετρο στο Galileo. Ο Δίας έχει ένα τεράστιο μαγνητικό πεδίο. Με τη σειρά του, προκαλεί ένα μαγνητικό πεδίο, όχι μόνο στην Ευρώπη, αλλά και στο Ganymede και το Callisto. Ο τρόπος με τον οποίο προκαλείται το μαγνητικό πεδίο είναι συνεπής με την παρουσία ενός υποθαλάσσιου αλμυρού υγρού ωκεανού, όχι μόνο στην Ευρώπη, αλλά και στο Ganymede και το Callisto.
Γνωρίζουμε ότι η επιφάνεια είναι πάγος νερού. Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν συστατικά εκτός πάγου, τα οποία περιλαμβάνουν διάφορα άλατα. Και γνωρίζουμε ότι η επιφάνεια έχει υποστεί γεωλογική επεξεργασία: έχει σπάσει, επουλωθεί, διαλυθεί επανειλημμένα. Βλέπουμε επίσης σχετικά λίγους κρατήρες πρόσκρουσης στην επιφάνεια. Αυτό δείχνει ότι η επιφάνεια είναι γεωλογικά νέα. Η Ευρώπη θα μπορούσε ακόμη και να είναι γεωλογικά ενεργή σήμερα. Οι εικόνες μιας περιοχής, ειδικότερα, δείχνουν μια επιφάνεια που έχει καταστραφεί σοβαρά. Οι παγωμένες πλάκες έχουν σπάσει και μετατοπιστούν σε νέες θέσεις. Το υλικό έχει διαρρεύσει ανάμεσα στις ρωγμές, στη συνέχεια φαινομενικά κατεψυγμένα, και πιστεύουμε ότι αυτό θα μπορούσε να είναι ένα από τα μέρη όπου υπήρχε αναζωογονητικό υλικό, ίσως οδηγούμενο από την παλιρροιακή θέρμανση για την οποία μίλησα νωρίτερα.
Τείνουμε να ξεχνάμε την κλίμακα των πραγμάτων στις πλανητικές επιστήμες. Αλλά αυτά τα παγωμένα μπλοκ είναι τεράστια. Όταν σκεφτόμαστε τη μελλοντική εξερεύνηση, θα θέλαμε να κατεβούμε στην επιφάνεια και να κάνουμε ορισμένες βασικές μετρήσεις. Πρέπει λοιπόν να σκεφτούμε συστήματα διαστημικών σκαφών που θα μπορούσαν να προσγειωθούν σε αυτό το είδος εδάφους. Επειδή αυτά τα μέρη μπορεί να έχουν υλικό που προέρχεται από κάτω από τον πάγο, αποτελούν την υψηλότερη προτεραιότητα για εξερεύνηση. Και όμως, όπως συμβαίνει συχνά στην πλανητική εξερεύνηση, τα πιο ενδιαφέροντα μέρη είναι τα πιο δύσκολα.
Τι θα θέλαμε λοιπόν να μάθουμε; Πρώτο και πιο θεμελιώδες είναι η «έννοια του ωκεανού». Υπάρχει υγρό νερό ή όχι; Είναι το κέλυφος πάγου παχύ ή λεπτό; Εάν υπάρχει ωκεανός εκεί, πόσο παχύς είναι αυτός ο παγωμένος φλοιός; Αυτό είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε πότε σκεφτόμαστε να εξερευνήσουμε έναν πιθανό υγρό ωκεανό στην Ευρώπη: Εάν θέλουμε να μπει στον ωκεανό, πόσο βαθιά πρέπει να περάσουμε από τον πάγο; Ποια είναι η ηλικία της επιφάνειας; Λέμε «νέοι», αλλά αυτός είναι μόνο ένας σχετικός όρος. Είναι χιλιάδες, εκατοντάδες χιλιάδες, εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια χρόνια; Τα μοντέλα επιτρέπουν αρκετή εξάπλωση σε ηλικίες, με βάση τη συχνότητα κρατήρα πρόσκρουσης. Ποια είναι τα περιβάλλοντα εκεί σήμερα που είναι ευνοϊκά για την αστροβιολογία; Και ποια ήταν τα περιβάλλοντα στο παρελθόν; Ήταν οι ίδιοι ή έχουν αλλάξει με την πάροδο του χρόνου; Οι απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις απαιτούν νέα δεδομένα.
Ένα άλλο πράγμα που ωθεί το ενδιαφέρον μας να εξερευνήσουμε τους δορυφόρους της Γαλιλαίας είναι να κατανοήσουμε τις γεωλογικές τους ιστορίες. Σε κάποιο βαθμό, η ποικιλομορφία που βλέπουμε, από το Io έως το Europa έως το Ganymede και το Callisto, μπορεί να συνδεθεί με την ποσότητα της παλιρροιακής ενέργειας που οδηγεί το σύστημα. Η μέγιστη παλιρροιακή ενέργεια οδηγεί τον ηφαιστειακό που είναι τόσο κυρίαρχο στο Io. Στο άλλο άκρο, πολύ λίγη παλιρροιακή ενέργεια στο Callisto έχει ως αποτέλεσμα τη διατήρηση του ρεκόρ επιπτώσεων. Η Europa και η Ganymede βρίσκονται ανάμεσα σε αυτές τις δύο ακραίες περιπτώσεις.
Η συνολική επιφάνεια των τριών παγωμένων φεγγαριών του Δία (Europa, Ganymede και Callisto) είναι μεγαλύτερη από την επιφάνεια του Άρη και, στην πραγματικότητα, είναι περίπου ισοδύναμη με ολόκληρη την επιφάνεια της γης. Έτσι, όταν συζητάμε για την εξερεύνηση των παγωμένων δορυφόρων της Γαλιλαίας, υπάρχει πολύ έδαφος για να καλύψετε.
Όσον αφορά τη μελλοντική εξερεύνηση, επιτρέψτε μου να μοιραστώ λίγη ιστορία. Πριν από τρία χρόνια, η NASA ίδρυσε το πρόγραμμα Prometheus. Το έργο Prometheus περιλαμβάνει την ανάπτυξη πυρηνικής ενέργειας και πυρηνικής πρόωσης, κάτι που δεν είχε ληφθεί σοβαρά υπόψη για αρκετό καιρό. Η πρώτη αποστολή που θα πετάξει στο έργο Prometheus ήταν ο Δία Icy Moons Orbiter, ή JIMO. Ο στόχος ήταν να εξερευνήσουμε τα τρία παγωμένα φεγγάρια στο πλαίσιο του συστήματος του Δία. Ήταν ένα πολύ φιλόδοξο έργο. Λοιπόν, νωρίτερα φέτος το JIMO ακυρώθηκε. Φαίνεται όμως ότι το επόμενο έτος θα υπάρξει έγκριση για έναν γεωφυσικό τροχιά για την Ευρώπη. Τα αρχικά βήματα για την έναρξη αυτού του διαστημικού σκάφους εξετάζονται τώρα. Η Ευρώπη είναι μια πολύ υψηλή προτεραιότητα για εξερεύνηση, και σε αναγνώριση αυτής της προτεραιότητας, αυτή η αποστολή είναι πιθανό να συμβεί.
Γιατί μας ενδιαφέρει τόσο πολύ η Ευρώπη; Όταν μιλάμε για την αστροβιολογία, εξετάζουμε τα τρία συστατικά της ζωής: το νερό, τη σωστή χημεία και την ενέργεια. Η παρουσία τους δεν σημαίνει ότι η μαγική σπίθα της ζωής συνέβη ποτέ, αλλά αυτά είναι τα πράγματα που πιστεύουμε ότι απαιτούνται για τη ζωή. Έτσι, όπως ανέφερα, και τα τρία παγωμένα φεγγάρια του Δία είναι πιθανοί στόχοι. Αλλά η Ευρώπη είναι η υψηλότερη προτεραιότητα, επειδή φαίνεται να έχει τη μέγιστη εσωτερική ενέργεια.
Φυσικά, πρώτα θα θέλαμε να μάθουμε: Υπάρχει ωκεανός, ναι ή όχι;
Τότε, ποια είναι η τρισδιάστατη διαμόρφωση του παγωμένου φλοιού; Γνωρίζουμε ότι οι οργανισμοί μπορούν να ζήσουν σε κατάγματα και ρωγμές στον πάγο της Αρκτικής. Τέτοιες ρωγμές είναι πιθανό να υπάρχουν και στην Ευρώπη, και θα μπορούσαν να είναι κόγχες που παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον για την αστροβιολογία.
Τότε θέλουμε να χαρτογραφήσουμε τις οργανικές και ανόργανες επιφανειακές συνθέσεις. Βλέπουμε στα δεδομένα που υπάρχουν σήμερα ότι η επιφάνεια είναι ετερογενής. Δεν είναι απλώς καθαρός πάγος στην επιφάνεια. Υπάρχουν ορισμένες περιοχές που φαίνεται να είναι πλουσιότερες σε συστατικά εκτός πάγου από άλλες περιοχές. Θέλουμε να χαρτογραφήσουμε αυτό το υλικό.
Θέλουμε επίσης να χαρτογραφήσουμε ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά επιφάνειας και να προσδιορίσουμε τα μέρη που είναι πιο σημαντικά για μελλοντική εξερεύνηση, συμπεριλαμβανομένων των εκφορτωτών.
Τότε θέλουμε να κατανοήσουμε την Ευρώπη στο πλαίσιο του περιβάλλοντος του Δία. Για παράδειγμα, πώς το περιβάλλον ακτινοβολίας που επιβάλλει ο Δίας επηρεάζει την επιφανειακή χημεία στην Ευρώπη;
Τελικά, θέλουμε να κατεβούμε στην επιφάνεια, επειδή υπάρχουν πολλά πράγματα που μπορούμε να κάνουμε μόνο από την επιφάνεια. Έχουμε μεγάλο αριθμό δεδομένων από την αποστολή Galileo και ελπίζουμε να έχουμε ακόμη περισσότερα από την πιθανή αποστολή Europa, αλλά είναι δεδομένα τηλεπισκόπησης. Στη συνέχεια, θέλουμε να πάρουμε ένα προσγειωμένο στην επιφάνεια που θα μπορούσε να κάνει κάποιες κρίσιμες μετρήσεις εδάφους-αλήθειας, για να τοποθετήσει τα δεδομένα τηλεπισκόπησης στο πλαίσιο. Έτσι, μέσα στην επιστημονική κοινότητα, πιστεύουμε ότι η επόμενη αποστολή στην Ευρώπη και το σύστημα του Δία θα έπρεπε να έχει κάποιο είδος προσγείωσης. Αλλά αν αυτό θα συμβεί πραγματικά ή όχι, μείνετε συντονισμένοι!
Αρχική πηγή: Αστροβιολογία της NASA
