Obrazový kredit: NASA
Důkazem toho je, že v Evropě, jednomu z měsíců Jupiteru, je oceán vody pokrytý ledovou pokrývkou. Vědci nyní spekulují o tom, jak hustý je ten led, měřením velikosti a hloubky 65 nárazových kráterů na povrchu Měsíce - z toho, co mohou říct, je to 19 km. Tloušťka ledu v Evropě bude mít vliv na možnost najít život tam: příliš silný a sluneční světlo bude mít potíže s dosahováním fotosyntetických organismů.
Podrobné mapování a měření impaktních kráterů na velkých ledových druzích Jupiteru, zveřejněné v čísle časopisu Nature 23. května 2002, ukazuje, že plovoucí ledová skořápka v Evropě může být tlustá nejméně 19 kilometrů. Tato měření, kterou provedl Staff Scientist a geolog Dr. Paul Schenk, v lunárním a planetárním institutu Houstonu, naznačují, že vědci a inženýři budou muset vyvinout nové a chytré způsoby hledání života v zamrzlém světě s teplým interiérem.
Velká evropská debata o pizze v Evropě: „Tenká kůra nebo tlustá kůra?“
Geologické a geofyzikální důkazy od Galileo podporují myšlenku, že pod ledovým povrchem Evropy existuje oceán tekuté vody. Debata se nyní soustředí na to, jak hustá je tato ledová skořápka. Oceán mohl tát přes tenkou ledovou skořápku jen několik kilometrů tlustou a vystavovat tak vodu a vše, co v ní plave, slunečnímu záření (a záření). Tenká ledová skořápka by se mohla roztavit, vystavit oceán povrchu a umožnit snadný přístup fotosyntetických organismů ke slunečnímu záření. Silná ledová skořápka tlustá desítky kilometrů by byla velmi nepravděpodobná.
Proč je tloušťka ledové skořápky Evropy důležitá?
Tloušťka je nepřímým měřítkem toho, kolik přílivového vytápění Evropa získává. Přílivové vytápění je důležité pro odhad, kolik kapalné vody je v Evropě a zda je na mořském dně Evropy vulkanismus, ale musí být odvozen; to nelze měřit. Nový odhad tloušťky 19 kilometrů je v souladu s některými modely pro přílivové vytápění, ale vyžaduje mnohem další studii.
Tloušťka je důležitá, protože řídí, jak a kde se biologicky důležitý materiál v evropském oceánu může pohybovat na povrch nebo zpět dolů k oceánu. Sluneční světlo nemůže proniknout do ledové skořápky více než několik metrů, takže fotosyntetické organismy vyžadují snadný přístup k evropskému povrchu, aby přežily. Více o tomto tématu později.
Tloušťka také nakonec určí, jak můžeme prozkoumat evropský oceán a hledat důkazy o jakémkoli životě nebo organické chemii v Evropě. Nemůžeme vrtat nebo vzorkovat oceán přímo přes tak silnou kůru a musíme vyvinout chytré způsoby, jak hledat materiál oceánu, který mohl být vystaven na povrchu.
Jak odhadneme tloušťku ledové skořápky v Evropě?
Tato studie impaktních kráterů na velkých ledových galilských satelitech Evropy je založena na srovnání topografie a morfologie impaktního kráteru na Evropě s těmi na jejích sesterských ledových druzích Ganymede a Callisto. Schenk měřil přes 240 kráterů, z toho 65 v Evropě, pomocí stereo a topografické analýzy obrázků získaných z kosmické lodi NASA Voyager a Galileo. Galileo v současné době obíhá kolem Jupiteru a míří ke svému konečnému ponoření do Jupiteru na konci roku 2003. Přestože se předpokládá, že Ganymede i Callisto mají uvnitř uvnitř tekuté vodní oceány, jsou také vyvozeny poměrně hluboké (zhruba 100–200 kilometrů). To znamená, že většina kráterů nebude ovlivněna oceány a může být použita pro srovnání s Evropou, kde je hloubka oceánu nejistá, ale pravděpodobně mnohem mělčí.
Odhad tloušťky ledové skořápky v Evropě je založen na dvou klíčových pozorováních. První je, že tvary větších evropských kráterů se výrazně liší od kráterů podobných velikostí na Ganymede a Callisto. Měření Dr. Schenka ukazují, že krátery větší než 8 km se zásadně liší od kráterů na Ganymede nebo Callisto. Důvodem je teplo spodní části ledové skořápky. Síla ledu je velmi citlivá na teplotu a teplý led je měkký a protéká poměrně rychle (myslím ledovce).
Druhým pozorováním je, že morfologie a tvar kráterů na Evropě se dramaticky mění, protože průměr kráterů přesahuje ~ 30 kilometrů. Krátery menší než 30 km jsou hluboké několik set metrů a mají rozpoznatelné ráfky a střední vzestupy (to jsou standardní vlastnosti nárazových kráterů). Pwyll, kráter o délce 27 kilometrů, je jedním z největších kráterů.
Naproti tomu krátery na Evropě větší než 30 kilometrů nemají ráfky ani vzestupy a mají zanedbatelný topografický výraz. Spíše jsou obklopeny soustavou soustředných žlabů a hřebenů. Tyto změny v morfologii a topografii naznačují zásadní změnu vlastností ledové kůry Evropy. Nejlogičtější změna je z pevné na kapalnou. Soustředné kruhy ve velkých evropských kráterech jsou pravděpodobně způsobeny velkoplošným kolapsem kráterové podlahy. Jak se původně hluboká díra kráteru zhroutí, materiál pod ledovou kůrou se vrhne, aby vyplnil prázdnotu. Tento zaplavující materiál se táhne přes vrchní kůrku, zlomí ji a vytvoří pozorované soustředné prstence.
Odkud pochází hodnota 19 až 25 kilometrů?
Větší rázové krátery pronikají hlouběji do kůry planety a jsou citlivé na vlastnosti v těchto hloubkách. Evropa není výjimkou. Klíčem je radikální změna morfologie a tvaru při průměru kráteru ~ 30 kilometrů. Abychom to mohli použít, musíme odhadnout, jak velký byl původní kráter a jak mělká musí být tekutá vrstva, než může ovlivnit konečný tvar nárazového kráteru. Toto je odvozeno z numerických výpočtů a laboratorních experimentů v rázové mechanice. Tento model kráterového kolapsu? se pak použije k převodu pozorovaného průměru přechodu na tloušťku vrstvy. Proto krátery 30 km široké snímají nebo detekují vrstvy o hloubce 19 až 25 kilometrů.
Jak jisté jsou tyto odhady tloušťky ledové vrstvy v Evropě?
Při použití těchto technik existuje určitá nejistota v přesné tloušťce. To je způsobeno zejména nejistotami v detailech mechanik nárazového kráteru, které je v laboratoři velmi obtížné duplikovat. Nejistoty jsou však pravděpodobně pouze mezi 10 a 20%, takže si můžeme být jisti, že ledová mušle Evropy není tlustá několik kilometrů.
Mohla být zmrzlina v minulosti tenčí?
V topografii kráteru je vidět, že tloušťka ledu na Ganymede se postupem času změnila, a totéž by platilo pro Evropu. Odhad tloušťky ledové skořápky 19 až 25 km je relevantní pro ledovou plochu, kterou nyní vidíme na Evropě. Odhaduje se, že tento povrch je asi 30 až 50 milionů let. Většina povrchových materiálů starších než tato byla zničena tektonismem a obnovením povrchu. Tato starší ledová kůra mohla být tenčí než dnes?
Mohla by nyní ledová skořápka na Evropě mít tenká místa?
Nárazové krátery, které studoval Dr. Schenk, byly rozptýleny po evropském povrchu. To naznačuje, že ledová skořápka je všude silná. Mohly by existovat místní oblasti, kde je plášť tenký kvůli vyššímu tepelnému toku. Ale led na základně skořápky je velmi teplý a jak vidíme v ledovcích zde na Zemi, teplý led proudí poměrně rychle. V důsledku toho nějaké? Díry? v evropské ledové skořápce se rychle naplní proudící led.
Znamená tlustá ledová skořápka, že na Evropě není život?
Ne! Vzhledem k tomu, jak málo víme o původu života a podmínkách uvnitř Evropy, je život stále věrohodný. Pravděpodobná přítomnost vody pod ledem je jednou z klíčových složek. Díky silné ledové skořápce je fotosyntéza na Evropě velmi nepravděpodobná. Organismy by neměly rychlý nebo snadný přístup na povrch. Pokud organismy uvnitř Evropy mohou přežít bez slunečního záření, pak má tloušťka skořepiny pouze sekundární význam. Koneckonců, organismy dělají docela dobře na dně zemských oceánů docela dobře bez slunečního světla a přežívají na chemické energii. To by mohlo platit pro Evropu, pokud by živé organismy mohly původně vznikat v tomto prostředí.
Pak by také evropská ledová skořápka mohla být v dávné minulosti mnohem tenčí, nebo snad v určitém okamžiku neexistovala a oceán byl odhalen nahý do vesmíru. Pokud by to byla pravda, mohla by se vyvinout celá řada organismů v závislosti na chemii a čase. Pokud by oceán začal mrznout, přežívající organismy by se pak mohly vyvinout do jakéhokoli prostředí, které by jim umožnilo přežít, jako jsou sopky na dně oceánu (pokud se vulkány vůbec tvoří).
Můžeme prozkoumat život na Evropě, pokud je ledová skořápka tlustá?
Pokud je kůra skutečně tak silná, pak by vrtání nebo tání ledem pomocí připoutaných robotů bylo nepraktické! Můžeme však hledat organickou chemii oceánu nebo život na jiných místech. Výzvou pro nás bude vymyslet chytrou strategii pro objevování Evropy, která neznečišťuje to, co tam ještě existuje. Vyhlídka na silnou ledovou skořápku omezuje počet pravděpodobných míst, kde bychom mohli najít exponovaný oceánský materiál. Nejpravděpodobnější je, že oceánský materiál bude muset být vložen jako malé bubliny nebo kapsy nebo jako vrstvy v ledu, které byly přivedeny na povrch jinými geologickými prostředky. Mohly by to udělat tři geologické procesy:
1. Impaktní krátery vykopávají krustální materiál z hloubky a vypuzují ho na povrch, kde bychom ho mohli vyzvednout (před 50 lety jsme mohli vyzvednout fragmenty železného meteoritu na bokech kráteru Meteor v Arizoně, ale většina z nich se dosud našla) ). Bohužel, největší známý kráter na Evropě, Tire, vykopal materiál jen z hloubky 3 km, ne dostatečně hluboko, aby se dostal k oceánu (kvůli geometrii a mechanice se krátery vykopávají z horní části kráteru, nikoli z dolní části). Pokud byla kapsa nebo vrstva oceánského materiálu zmrzlá do kůry v malé hloubce, mohla by být vzorkována nárazovým kráterem. Podlaha pneumatiky má skutečně barvu, která je o něco více oranžová než původní kůra. Zhruba polovina Evropy však Galileo dobře viděla, takže na špatně vidět straně může být větší kráter. Budeme se muset vrátit, abychom to zjistili.
2. Existují přesvědčivé důkazy o tom, že evropská ledová skořápka je poněkud nestabilní a konspirovala (nebo) vede. To znamená, že kuličky hlubokého krustálního materiálu stoupají směrem k povrchu, kde jsou někdy vystaveny jako kopule několik kilometrů široké (myslím Lávová lampa, kromě toho, že kuličky jsou měkkým pevným materiálem jako Silly Putty). Jakýkoli oceánský materiál vložený do spodní kůry by pak mohl být vystaven povrchu. Tento proces by mohl trvat tisíce let a vystavení smrtícímu záření Jupitera by bylo přinejmenším nepřátelské! Ale mohli jsme alespoň prozkoumat a vyzkoušet, co zbývá.
3. Resurfacing rozsáhlých oblastí evropského povrchu, kde se ledová skořápka doslova protrhla a rozpadla. Tyto oblasti nejsou prázdné, ale byly vyplněny novým materiálem zespodu. Nezdá se, že by tyto oblasti byly zaplaveny oceánským materiálem, ale spíše měkkým teplým ledem ze dna kůry. Navzdory tomu je velmi možné, že v tomto novém krustálním materiálu lze najít oceánský materiál.
Naše chápání evropského povrchu a historie je stále velmi omezené. Mohou se vyskytnout neznámé procesy, které přivedou oceánský materiál na povrch, ale řekne to pouze návrat do Evropy.
Co dál pro Evropu?
S nedávným zrušením navrhovaného Europa Orbiter z důvodu překročení nákladů je toto vhodná doba k přehodnocení naší strategie pro objevování evropského oceánu. Vázané ponorky a hluboké vrtací sondy jsou v tak hluboké kůře poměrně nepraktické, přesto však mohou být velmi důležití přistávající na zemi. Než pošleme přistávací plochu na povrch, měli bychom vyslat průzkumnou misi, ať už na oběžné dráze Jupiteru nebo Evropy, aby hledali expozice oceánského materiálu a tenkých míst v kůře a hledali nejlepší místa přistání. Taková mise by využila nesmírně vylepšených schopností infračerveného mapování pro identifikaci nerostů (koneckonců, nástroje Galileo jsou téměř 25 let staré). Pro topografické mapování by byly použity stereo a laserové nástroje. Spolu s gravitačními studiemi mohla být tato data použita k hledání relativně tenkých oblastí ledové kůry. Nakonec Galileo pozoroval méně než polovinu Evropy v rozlišení dostatečném pro mapování, včetně kráterů dopadu. Krátery na této špatně viděné polokouli například naznačují, zda byla evropská ledová skořápka v minulosti tenčí.
Lander pro Evropu?
Lander se seismometrem mohl naslouchat zemětřesením způsobeným denními přílivovými silami vyvíjenými Jupiterem a Io. Seismické vlny lze použít k přesnému zmapování hloubky ke dnu ledové skořápky a možná i ke dnu oceánu. Palubní chemické analyzátory by pak hledaly organické molekuly nebo jiné biologické indikátory a potenciálně určily chemii oceánů, jeden ze základních ukazatelů evropských vyhlídek jako „obydlených“? planeta. Takový přistávající by pravděpodobně musel vyvrtat několik metrů, aby se dostal přes zónu radiačního poškození na povrchu. Teprve poté, co tyto mise probíhají, můžeme zahájit skutečné zkoumání tohoto dráždivého měsíce velikosti planety. Abych parafrázoval Montyho Pythona, není ještě mrtvý !?
Původní zdroj: USRA News Release
