Blogi

Vesihöyryä löydettiin juuri Europasta, lisää todisteita siitä, että kaiken jään alla on nestemäistä vettä

Pitkään epäilty on nyt vahvistettu: Jupiterin kuussa Europassa on vettä. Kun olemme viime vuosina oppineet lisää aurinkokunnasta, Europasta on tullut elämänetsintäkohde. Tällä löydöllä NASA on juuri maalannut suuren punaisen härkäsilmän Jupiterin pienimpään Galilean kuuhun.

'Vaikka tiedemiehet eivät ole vielä havainneet nestemäistä vettä suoraan, olemme löytäneet seuraavan parhaan asian: veden höyryn muodossa.'

Lucas Paganini, NASAn planeettatutkija, tutkimusjohtaja.

Ennen tätä löytöä tutkijoilla oli jo todisteita siitä, että Europassa on potentiaalia säilyttää elämää. Kuulla on tasaisin pinta kaikista aurinkokunnan esineistä, mikä sai tutkijat olettamaan, että sen pinnanalaisessa valtameressä oli nestemäistä vettä, joka pysyi jäätymisen yläpuolella Jupiterista peräisin olevien vuorovesien taipumisen ansiosta. Tämä vuoroveden taipuminen ei vain pidä vettä nestemäisessä muodossa, vaan se luo jäälevyn liikettä, joka on samanlainen kuin maan tektoniset levyt, hypoteesin mukaan.

Tutkijat ovat löytäneet todisteita levytektoniikasta Jupiter-kuusta Europasta. Tämä käsitteellinen kuvaus subduktioprosessista (jossa yksi levy pakotetaan toisen alle) osoittaa, kuinka kylmä, hauras, 20-30 kilometriä paksu (noin 10-20 mailia) jääkuoren ulompi osa Europasista siirtyi lämpimämmän kuoren sisäpuolelle ja lopulta sulautui. Päällyslevyn pintaan muodostettiin matalan kohokuvion alipainevyöhyke, jonka rinnalle kryolavat ovat saattaneet puhjeta. Kuvan luotto: Noah Kroese, I.NK

Tutkijat ovat löytäneet todisteita levytektoniikasta Jupiterin Euroopassa. Tämä käsitteellinen kuvaus subduktioprosessista (jossa yksi levy pakotetaan toisen alle) osoittaa, kuinka kylmä, hauras, ulompi osa Europan 20-30 kilometriä paksusta (noin 10-20 mailia) jääkuoresta siirtyi lämpimämmän kuoren sisäpuolelle ja lopulta sulautui. Päällyslevyn pintaan muodostettiin matalan kohokuvion alipainevyöhyke, jonka rinnalle kryolavat ovat saattaneet puhjeta. Kuvan luotto: Noah Kroese, I.NK

Lisää todisteita saatiin tutkimalla Europan pinnan ruskeita täpliä. Tiedemiehet olettivat, että nämä ovat maanalaisen valtameren kemikaaleja, jotka ovat päässeet tiensä pintaan. Tämä osoittaa, että merenpohja saattaa olla vuorovaikutuksessa pinnan kanssa, mikä on tärkeä näkökohta, kun ajatellaan asumiskelpoisuutta.

Nestemäisten pillien löytö nosti jännitystä Europan mahdollisesta asumiskelpoisuudesta.



Taiteilijan mielikuva Europan sisustuksesta, joka perustuu Galileo-avaruusluotainten saamiin tietoihin Luotto: NASA

Vuonna 2012 Hubble otti kuvan Europasta, jossa näkyy, mitä monet tulkitsevat vesihöyryn tulvaksi, joka tuli ulos jäätyneen pinnan halkeamasta ja ampui noin 200 km:n (120 mailin) ​​korkeuteen. (Vertailuksi Mt. Everest on vain 8,8 km korkea.) Vuonna 2016 Hubblesta saatiin enemmän todisteita, jotka viittasivat pilviin.

Tämä yhdistelmäkuva näyttää epäiltyjä vesihöyrypilvejä, jotka purkautuvat kello 7:n kohdalla Jupiterin kuun Europan raajan edustalta. Hubblen Imaging Spectrographin valokuvaamat pillut näkyivät siluetissa kuun kulkiessa Jupiterin edestä. Hubblesin ultraviolettiherkkyys mahdollisti yli 160 kilometriä Europasin jäisen pinnan yläpuolelle kohoavien piirteiden havaitsemisen. Veden uskotaan tulevan Europan maanalaisesta valtamerestä. Hubble-tiedot on otettu 26. tammikuuta 2014. Hubble-datan päälle asetettu kuva Europasta on koottu Galileo- ja Voyager-tehtävien tiedoista. Kuvan ansiot: NASA, ESA, W. Sparks (STScI) ja USGS Astrogeology Science Center

Tämä yhdistelmäkuva näyttää epäiltyjä vesihöyrypilviä, jotka purkautuvat kello 7:n kohdalla Jupiterin kuun Europan raajan edustalta. Hubblen Imaging Spectrographin valokuvaamat pillut näkyivät siluetissa kuun kulkiessa Jupiterin edestä. Hubblen ultraviolettiherkkyys mahdollisti yli 160 kilometriä Europan jäisen pinnan yläpuolelle kohoavien piirteiden havaitsemisen. Veden uskotaan tulevan Europan maanalaisesta valtamerestä. Hubble-tiedot on otettu 26. tammikuuta 2014. Hubble-datan päälle asetettu kuva Europasta on koottu Galileo- ja Voyager-tehtävien tiedoista. Kuvan luotto: NASA , TÄMÄ , W. Sparks (STScI) ja USGS Astrogeology Science Center

NASAn Galileo-avaruusalus havaitsi häiriöitä Jupiterin magneettikentässä lähellä Europaa, kun tämä avaruusalus oli Jupiterissa vuosina 1995–2003. Tutkijat katsoivat, että nämä häiriöt johtuvat suolaisesta valtamerestä, joka saattaa olla kuun jäätyneen pinnan alla, koska suolainen valtameri voi johtaa sähköä.

Lisäksi Galileo-avaruusalus oli niinkin lähellä 206 kilometriä (128 mailia) Europan pintaa vuonna 1997, ja jotkut tutkijat ehdottavat, että se todellakin lensi tulvan läpi .

Mutta kaikissa näissä tiedoissa ei ollut lopullista veden löytöä. Nyt se on muuttunut.

'Tämä ensimmäinen vesihöyryn suora tunnistaminen Europalla on kriittinen vahvistus alkuperäisille atomilajien havainnoistamme...'

Lorenz Roth, tähtitieteilijä ja fyysikko, KTH Royal Institute of Technology Tukholmassa, toinen kirjoittaja.

NASAn planeettatieteilijän Lucas Paganinin johtama tutkijaryhmä on julkaissut paperin, jossa kerrotaan veden löytämisestä Europasta. Lehden otsikko on ' Vesihöyryn mittaus Europan pääosin hiljaisessa ympäristössä .” Se julkaistiin Nature-lehdessä 18. marraskuuta.

Lehdistötiedotteessa Paganini sanoi: 'Välittävät kemialliset alkuaineet (hiili, vety, happi, typpi, fosfori ja rikki) ja energialähteitä, kaksi kolmesta elämän vaatimuksesta , löytyy kaikkialta aurinkokunnasta. Mutta kolmatta - nestemäistä vettä - on jonkin verran vaikea löytää Maan takaa. Vaikka tiedemiehet eivät ole vielä havainneet nestemäistä vettä suoraan, olemme löytäneet seuraavan parhaan asian: veden höyrymuodossa.

Tämä taiteilijan kuvitus näyttää, miltä vesihöyrypilviä saattaisi näyttää, kun ne lentävät Europasin etelänavasta. Kuva: NASA, ESA, L. Roth (Southwest Research Institute, USA / Kölnin yliopisto, Saksa) ja M. Kornmesser.

Tämän taiteilijan kuvituksessa näkyy, miltä vesihöyrypilviä saattaisi näyttää, kun ne lentävät Europan etelänavasta. Kuva: NASA, ESA, L. Roth (Southwest Research Institute, USA / Kölnin yliopisto, Saksa) ja M. Kornmesser.

Paganini ja muut tiedemiehet sanoivat havainneensa tarpeeksi vettä olympiakokoisen uima-altaan täyttämiseen minuuteissa; noin 2360 kg/s (5202 lbs/s.) He raportoivat myös, että vettä tulee esiin vain harvoin. 'Minulle kiinnostava asia tässä työssä ei ole vain ensimmäinen suora veden havaitseminen Europan yläpuolella, vaan myös sen puuttuminen havaintomenetelmämme rajoissa.'

Tulokset perustuvat ajan havainnointiin W.M. Keckin observatorio Havaijilla. Vuosina 2016 ja 2017 kestäneen 17 yön aikana ryhmä löysi heikon, selkeän vesihöyryn signaalin vain kerran. Höyry havaittiin Euroopan johtavalla pallonpuoliskolla sen kiertäessä Jupiteria. (Eurooppa on vuorovesi lukittunut Jupiteriin, aivan kuten Kuu on Maahan.)

Vesi lähettää infrapunavaloa tietyillä taajuuksilla, kun se on vuorovaikutuksessa auringon säteilyn kanssa. Käyttämällä Keck-teleskoopin spektrografia tutkijat mittasivat kemiallisen koostumuksen Europan johtavalla pallonpuoliskolla.

Vesimolekyylit lähettävät tietyn taajuuden infrapunavaloa, kun ne ovat vuorovaikutuksessa auringon säteilyn kanssa.
Tekijät: Michael Lentz/NASA Goddard

'Tämä ensimmäinen vesihöyryn suora tunnistus Europalla on kriittinen vahvistus alkuperäisille atomilajien havainnoillemme, ja se korostaa suurten pillien näennäistä harvalukuisuutta tässä jäisessä maailmassa', sanoi tähtitieteilijä ja fyysikko Lorenz Roth KTH:n kuninkaallisesta instituutista. Teknologia Tukholmassa, joka johti 2013 Hubble-tutkimusta ja oli tämän äskettäisen tutkimuksen toinen kirjoittaja.

Roth viittaa veden muodostavien komponenttien havaitsemiseen Europan yläpuolella. Vaikka se on kiehtovaa, se ei ole sama asia kuin veden löytäminen. Veden löytämiseksi tiimin piti käyttää maassa sijaitsevaa Keck-observatoriota ja sen spektrografia, koska yhdelläkään nykyisellä avaruusaluksella ei ole kykyä havaita vettä.

Kaksoiskeck-teleskoopit ampuvat laser-opastähtiään Linnunradan sydämeen kauniin kirkkaana yönä Mauna Kean huipulla. Luotto: keckobservatory.org/Ethan Tweedie

Sen määrittäminen, että se on vettä eikä vain veden komponentteja, ei ole helppoa, etenkään maasta. Tämän tutkimuksen taustalla olevan tiimin oli taisteltava maapallon ilmakehän veden kanssa, ja tehdäkseen sen he turvautuivat monimutkaiseen matemaattiseen mallinnukseen ja tietokonemallinnukseen.

Tiimi luottaa tuloksiinsa, vaikka he myöntävätkin, että tehtävää Eurooppaan tarvitaan kuun ymmärtämiseksi.

'Teimme huolellisia turvallisuustarkastuksia poistaaksemme mahdolliset epäpuhtaudet maanpäällisissä havainnoissa', sanoi Avi Mandell, Goddard-planeetatieteilijä Paganinin tiimistä. 'Mutta lopulta meidän on päästävä lähemmäksi Eurooppaa nähdäksemme, mitä todella tapahtuu.'

Toivottavasti tiedemiesten – ja meidän muiden – ei tarvitse odottaa liian kauan saadakseen lopullisia vastauksia Euroopan moniin kysymyksiin. The Eurooppa Clipper siirrettiin viimeiseen suunnitteluvaiheeseen elokuussa 2019, ja sen on määrä tulla markkinoille joskus 2020-luvun puolivälissä. Se sisältää koko sarjan instrumentteja Europan mysteerien tutkimiseen. Kaikista jännittävin saattaa olla sen maatutka. Se saattaa nähdä suoraan jään läpi ja vahvistaa maanalaisen valtameren olemassaolon lopullisesti.

Ikään kuin kiertoradalla ei riittäisi, puhutaan myös Europa-laskeutujasta.

Taiteilijan esitys mahdollisesta Europa Lander -tehtävästä, joka tutkisi jäisen kuun pintaa tulevina vuosikymmeninä. Kiitos: NASA/JPL-Caltech

Vuonna 2019 kongressi myönsi NASAlle 195 miljoonaa dollaria laskeutujan kehittämiseen osana Clipper-tehtävää. NASA ei koskaan pyytänyt näitä rahoja, luultavasti osittain siksi, että Europan pinta on a vaikea ympäristö laskeutumaan. Ehkä kongressi tietää, että laskeutumiset herättävät valtavasti yleisön kiinnostusta.

Ongelmana ei tietenkään ole vain Europan pintaympäristö. Säteily Jupiterin ympärillä on äärimmäistä, ja menestyäkseen Europa Clipperin on seurattava leveitä elliptisiä kiertoradoja, päästäkseen lähelle Eurooppaa vain tietyn ajan, ennen kuin se vetäytyy turvaan. Näin NASAn Juno-avaruusalus taistelee Jupiterin säteilyn kanssa.

Mutta silti Clipper pystyy kuvaamaan suoraan mitä tahansa pilviä ja jopa ottamaan niistä näytteitä massaspektrometreillä. Se pystyy myös tutkimaan pintaa yksityiskohtaisemmin kuin koskaan ennen.

Meidän on kuitenkin oltava kärsivällisiä. Junolta kesti viisi vuotta päästä Jupiteriin. Jos Europa Clipper -tehtävä käynnistyy 2020-luvun puolivälissä, emme saa tieteellisiä tuloksia ennen vuotta 2030 tai myöhemmin.

Lisää: