Przejdź do treści

Europa świeci – także jej „nocna” półkula

 Ilustracja księżyca Jowisza - Europy pokazująca, jak jego lodowa powierzchnia może świecić po swojej "nocnej" stronie odwróconej od Słońca. Różnice w blasku i kolorze samej poświaty mogą ujawnić nowe informacje o składzie lodu na powierzchni Europy.

Nowe eksperymenty laboratoryjne odtwarzają środowisko księżyca Europa i ujawniają, że ten lodowaty glob świeci nawet po swej nocnej stronie. To ważny naukowy wniosek.

Gdy lodowaty, wypełniony oceanem księżyc Europa okrąża Jowisza, musi mierzyć się nieustanne z napływającymi z bliska falami promieniowania. Sam Jowisz niszczy w ten sposób w dzień i w nocy elektrony oraz inne cząsteczki obecne na powierzchni Europy – wysokoenergetycznym promieniowaniem. Gdy cząsteczki uderzają w powierzchnię tego księżyca, mogą również robić coś jeszcze: sprawiać, że Europa... świeci w ciemności.

Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z NASA po raz pierwszy szczegółowo opisują, jak może wyglądać ten blask i co może ujawnić o składzie lodu obecnego na powierzchni Europy. Różne związki soli różnie reagują na promieniowanie i emitują swój własny, niepowtarzalny blask. Gołym okiem ta poświata wyglądałaby czasami na lekko zieloną, a innym razem na nieco niebieską lub białą, z różnym stopniem jasności w zależności od danego materiału.

Naukowcy używają spektrometru do rozdzielania światła na różne długości fal i identyfikowania jego różnych sygnatur (widm) jako tożsamych z różnymi składami takiego lodu. Większość obserwacji spektrometrycznych na księżycu takim jak Europa wykonuje się przy użyciu odbitego od jego powierzchni światła słonecznego, dobrze widocznego po dziennej stronie danego księżyca, ale nowe wyniki naukowe pokazują teraz, jak Europa wyglądałaby skąpana w ciemności.

Byliśmy w stanie przewidzieć, że ta nocna poświata lodu może dostarczyć dodatkowych informacji na temat składu powierzchni Europy. Różnice w tym składzie mogą dać nam wskazówki na temat tego, czy Europa faktycznie ma warunki sprzyjające życiu –mówi Murthy Gudipati z NASA JPL, główny autor pracy opublikowanej 9 XI w Nature Astronomy.

Dzieje się tak, bo Europa ma ogromny ocean podpowierzchniowy, który może przenikać na jej powierzchnię przez grubą skorupę lodową pokrywającą cały ten księżyc. Po analizie składu jego powierzchni naukowcy mogą dowiedzieć się więcej o tym, co właściwie kryje się pod spodem.

Wywnioskowali już z wcześniejszych obserwacji, że powierzchnia Europy może składać się głównie z mieszanki lodu i powszechnie znanych nam soli, takich jak siarczan magnezu (sól Epsom) czy chlorek sodu (sól kuchenna). Nowe badania pokazują teraz, że wprowadzenie takich soli do lodu wodnego w warunkach podobnych do tych panujących na Europie, a następnie wystrzelenie ich wyżej za sprawą napływającego promieniowania powoduje powstanie jasnej poświaty globu.

To nie było jednak zaskoczeniem. Łatwo sobie wyobrazić świecącą, napromieniowaną powierzchnię. Naukowcy wiedzą, że blask jest spowodowany przez energetyczne elektrony uderzające w powierzchnię Księżyca i wzbudzające do stanu o wyższej energii znajdujące się pod nią cząsteczki. Gdy te cząsteczki z powrotem wracają do swego niewzbudzonego stanu energetycznego, uwalniają chwilowo pozyskaną, dodatkową energię w postaci światła widzialnego.

Mimo to nigdy nie wyobrażaliśmy sobie, że zobaczymy to, co ostatecznie zobaczyliśmy – mówi Bryana Henderson z JPL, współautorka badań. Gdy sprawdzaliśmy różne nowe kompozycje lodu, blask wyglądał inaczej. I wszyscy po prostu wpatrywaliśmy się w niego przez chwilę, a potem stwierdzaliśmy: To coś nowego, prawda? To zdecydowanie inny blask? Każdy rodzaj lodu generował inne widmo.

Aby zbadać laboratoryjną makietę powierzchni Europy, zespół JPL zbudował unikalny przyrząd o nazwie Ice Chamber for Europa's High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (ICE-HEART). Zabrano go następnie do centrum badań wysokoenergetycznych z wykorzystaniem wiązki elektronów w Gaithersburg w stanie Maryland i rozpoczęto tam nowe doświadczenia w celu uzyskania odpowiedzi na pytanie o to, jak materia organiczna obecna być może pod lodem Europy zareaguje na napływ promieniowania.

Naukowcy nie spodziewali się jednak, że zobaczą zmiany w samym blasku materiału, powiązane z różnym składem lodu. To był – jak nazwali to sami autorzy artykułu – po prostu przypadek.

Dla nas jakikolwiek księżyc widoczny na ciemnym niebie może nie wydawać się niczym niezwykłym. Widzimy przecież nasz własny Księżyc, który odbija światło słoneczne. Ale blask Europy jest wywołany zupełnie innym mechanizmem – jak twierdzą naukowcy. Wyobraźmy sobie teraz Księżyc, który świeci nieprzerwanie, nawet po swej nocnej stronie, tej odwróconej od Słońca, a zatem także podczas nowiu.

Gdyby Europa nie była pod wpływem tego promieniowania, wyglądałaby tak, jak wygląda dla nas nasz Księżyc, byłaby ciemna po swej nieoświetlonej stronie – dodaje Gudipati. Ale jest ona nieustannie bombardowana promieniowaniem pochodzącym z Jowisza, więc świeci w ciemności.

Nowa planowana na drugą połowę lat 20. XX wieku, flagowa misja NASA Europa Clipper będzie obserwować powierzchnię tego księżyca podczas swych wielu przelotów wokół Jowisza. Związani z nią naukowcy już teraz analizują ustalenia autorów pracy, próbując ocenić, czy poświata Europy będzie wykrywalna przez instrumenty naukowe misji. Możliwe, że informacje zebrane przez tę sondę kosmiczną można będzie dopasować do pomiarów przeprowadzonych w ramach tych nowych badań, a dzięki temu także zidentyfikować „słone” składniki na powierzchni Europy.

Misje takie jak Europa Clipper przyczyniają się do rozwoju astrobiologii, czyli interdyscyplinarnych badań nad warunkami panującymi na odległych światach, na których też może istnieć życie. Chociaż Europa Clipper nie jest misją polegającą na wykrywaniu życia, przeprowadzi szczegółową obserwację Europy i zbada, czy lodowaty księżyc z podpowierzchniowym oceanem jest w stanie podtrzymywać życie w znanej nam formie. Określenie możliwej zamieszkiwalności Europy pomoże naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób rozwijało się życie na Ziemi i jakie są szanse na znalezienie życia poza naszą planetą.

 

Czytaj więcej:

 

Źródło: NASA

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na ilustracji: Ilustracja księżyca Jowisza - Europy pokazująca, jak jego lodowa powierzchnia może świecić po swojej "nocnej" stronie odwróconej od Słońca. Różnice w blasku i kolorze samej poświaty mogą ujawnić nowe informacje o składzie lodu na powierzchni Europy.
Źródło: NASA/JPL-Caltech

Reklama