يوروبا. حقوق الصورة: ناسا اضغط للتكبير
إن اكتشاف أن قمر المشتري أوروبا على الأرجح لديه محيط بارد ومالح تحت قشرته الجليدية المتجمدة وضع يوروبا على قائمة قصيرة من الأشياء في نظامنا الشمسي التي يرغب علماء الفلك في دراستها بشكل أكبر. في مؤتمر عمليات نظام الأرض الثاني في كالغاري ، كندا ، ألقى رون غريلي ، جيولوجي الكواكب وأستاذ الجيولوجيا في جامعة ولاية أريزونا في فينيكس ، أريزونا ، حديثًا يلخص ما هو معروف عن المشتري وأقماره ، وما الذي يتعين اكتشافه .
كانت هناك ست مركبات فضائية استكشفت نظام المشتري. كان أول اثنين من المركبات الفضائية بايونير في السبعينيات التي طارها نظام المشتري وقدم بعض الملاحظات الموجزة. وأعقب ذلك المركبات الفضائية فوييجر 1 و 2 ، التي أعطتنا أول وجهات نظر تفصيلية عن الأقمار الصناعية الجليلية. لكن معظم المعلومات التي وصلتنا من مهمة غاليليو. في الآونة الأخيرة ، كان هناك تحليق لمركبة كاسيني الفضائية ، ذهب من قبل المشتري وأبدى ملاحظات في طريقه إلى زحل ، حيث تعمل حاليًا. ولكن كل ما نعرفه تقريبًا عن جيولوجيا نظام المشتري ، ولا سيما الأقمار الصناعية الجليلية (Io و Europa و Ganymede و Callisto) جاء من مهمة Galileo. قدم لنا جاليليو ثروة لا تصدق من المعلومات التي ما زلنا بصدد تحليلها اليوم.
هناك أربعة أقمار صناعية جليلية. الأعمق ، الأعمق ، هو البركان الأكثر نشاطًا في النظام الشمسي. تستمد طاقتها الداخلية من الضغط المد والجزر في الداخل ، حيث يتم دفعها بين يوروبا والمشتري. البراكين المتفجرة التي نراها هناك مثيرة للإعجاب. هناك أعمدة تطرد حوالي 200 كيلومتر فوق السطح. نرى أيضًا بركانية انسيابية في شكل تدفقات الحمم البركانية تنفجر على السطح. إنها تدفقات شديدة السوائل شديدة الحرارة. في Io نرى هذه التدفقات تمتد لمئات الكيلومترات عبر السطح.
جميع الأقمار الصناعية الجليلية في مدارات إهليلجية ، مما يعني أنها في بعض الأحيان تكون أقرب إلى المشتري ، وفي أحيان أخرى تكون أبعد ، ويتم دفعها من قبل جيرانها. وهذا يولد احتكاكًا داخليًا إلى مستويات كافية ، في حالة Io ، لإذابة الداخل و "قيادة" البراكين. تجري نفس العمليات في أوروبا. وهناك احتمال لحدوث براكين سيليكات تحت القشرة الجليدية على أوروبا.
جانيميد هو أكبر قمر صناعي في النظام الشمسي. لها قشرة ثلجية خارجية. نعتقد أن لديها محيطًا شبه جليدي من الماء السائل فوق قلب سيليكات وربما قلب معدني داخلي صغير. تعرضت Ganymede لعمليات جيولوجية منذ تشكيلها. لها تاريخ معقد ، تهيمن عليه العمليات التكتونية. نرى مزيجًا من الميزات القديمة جدًا والميزات الصغيرة جدًا. يمكننا أن نرى أنماطًا معقدة معقدة على سطحها تتقاطع مع أنماط الكسر القديمة. تمزق السطح إلى كتل تم تحويلها من الداخل ، السائلة على ما يبدو ، الداخلية. نرى أيضًا تاريخ التأثير الذي يعود تاريخه إلى فترة القصف المبكر. فك رموز التاريخ التكتوني لجانيميد هو عمل جار.
كاليستو هي أقصى الأقمار الصناعية الجليلية. وقد تعرضت أيضًا لقصف صادم ، مما يعكس تاريخ التراكم المبكر للنظام الشمسي بشكل عام ، ونظام المشتري بشكل خاص. تهيمن على السطح فوهات من جميع الأحجام. لكننا فوجئنا بالنقص الواضح في الحفر ذات التأثير الصغير للغاية. نرى فوهات ذات تأثير ضئيل للغاية على جارتها جانيميد. لا نراهم على كاليستو. نعتقد أن هناك بعض العمليات التي تمسح الفوهات الصغيرة - ولكن فقط في مناطق مختارة على القمر. هذا لغز لم يتم حله: ما هي العملية التي تقوم بإزالة الحفر الصغيرة في بعض المناطق ، أو بدلاً من ذلك ، ربما لم تكن قد تكونت هناك لسبب ما لتبدأ؟ مرة أخرى ، هذا موضوع البحث المستمر.
ما أريد أن أتحدث عنه في المقام الأول هو أوروبا. يوروبا بحجم قمر الأرض تقريبًا. وهو في الأساس جسم سيليكاتي ، لكن له غلاف خارجي من H2O ، يتم تجميد سطحه. يتجاوز إجمالي حجم المياه التي تغطي الجزء الداخلي من سيليكاته كل المياه الموجودة على الأرض. يتم تجميد سطح الماء. السؤال هو: ما تحت تلك القشرة المجمدة؟ هل هناك ثلج صلب يصل إلى القاع أم هناك محيط سائل؟ نعتقد أن هناك مياه سائلة تحت القشرة الجليدية ، لكننا لا نعرف ذلك حقًا. تستند أفكارنا على النماذج ، ومثل جميع النماذج ، فإنها تخضع لمزيد من الدراسة.
السبب وراء اعتقادنا بوجود محيط سائل في يوروبا هو من سلوك المجال المغناطيسي المستحث حول يوروبا والذي تم قياسه بواسطة مقياس المغنطيسية على غاليليو. للمشتري مجال مغناطيسي هائل. وهو بدوره يحرض مجالًا مغناطيسيًا ، ليس فقط على أوروبا ، ولكن أيضًا على جانيميد وكاليستو. تتوافق الطريقة التي يتصرف بها المجال المغناطيسي مع وجود محيط سائل مالح تحت سطح الأرض ، ليس فقط في أوروبا ، ولكن أيضًا على جانيميد وكاليستو.
نحن نعلم أن السطح جليد مائي. نحن نعلم أن هناك مكونات غير الجليد ، والتي تشمل الأملاح المختلفة. ونحن نعلم أن السطح قد تم معالجته جيولوجياً: تم كسره ، شفاءه ، تحطيمه بشكل متكرر. ونرى أيضًا عددًا قليلًا نسبيًا من فوهات الحفر على السطح. هذا يشير إلى أن السطح صغير جيولوجيًا. يمكن لليوروبا أن تكون نشطة جيولوجيًا اليوم. تظهر صور منطقة واحدة ، على وجه الخصوص ، سطحًا تم كسره بشدة. تم كسر الألواح الجليدية وتحويلها إلى مواقع جديدة. تسربت المواد بين الشقوق ، ثم تجمدت على ما يبدو ، ونعتقد أن هذا يمكن أن يكون أحد الأماكن التي توجد بها مواد متدفقة ، ربما مدفوعة بتدفئة المد التي تحدثت عنها سابقًا.
نميل إلى نسيان حجم الأشياء في علوم الكواكب. لكن هذه الكتل الجليدية ضخمة. عندما نفكر في الاستكشاف المستقبلي ، نود أن ننزل إلى السطح ونجري بعض القياسات الرئيسية. لذلك علينا أن نفكر في أنظمة المركبات الفضائية التي يمكن أن تهبط في هذا النوع من التضاريس. نظرًا لأن هذه الأماكن قد تحتوي على مواد مشتقة من تحت الجليد ، فهي أعلى أولوية للاستكشاف. ومع ذلك ، كما هو الحال غالبًا في استكشاف الكواكب ، فإن الأماكن الأكثر إثارة للاهتمام هي الأكثر صعوبة في الوصول إليها.
إذن ماذا نود أن نعرف؟ الأول والأكثر جوهرية هو "فكرة المحيطات". هل الماء السائل موجود أم لا؟ هل قشرة الثلج سميكة أم رقيقة؟ إذا كان هناك محيط هناك ، ما مدى سمك هذه القشرة الجليدية؟ من المهم جدًا معرفة ذلك عندما نفكر في استكشاف محيط سائل محتمل في أوروبا: إذا أردنا الدخول إلى المحيط ، فما مدى عمق الجليد؟ ما هو عمر السطح؟ نقول "الشباب" ، ولكن هذا مصطلح نسبي فقط. هل يبلغ عمره آلاف أو مئات الآلاف أو ملايين أو حتى بلايين السنين؟ تسمح النماذج بانتشار كبير في الأعمار ، بناءً على تردد حفرة الحفر. ما هي البيئات الموجودة اليوم الملائمة لعلم الأحياء الفلكية؟ وماذا كانت البيئات في الماضي؟ هل كانوا متشابهين أم تغيروا مع مرور الوقت؟ تتطلب الإجابات على هذه الأسئلة بيانات جديدة.
شيء آخر يدفع اهتمامنا باستكشاف الأقمار الصناعية الجليلية هو محاولة فهم تاريخها الجيولوجي. إلى حد ما ، التنوع الذي نراه ، من Io إلى Europa إلى Ganymede و Callisto ، يمكن ربطه بكمية طاقة المد والجزر التي تقود النظام. أقصى طاقة من المد والجزر تدفع البركانية السائدة جدًا في Io. على الجانب الآخر ، ينتج القليل جدًا من طاقة المد والجزر في كاليستو عن الحفاظ على سجل تأثير الارتطام. يقع يوروبا وجانيميد بين هاتين الحالتين المتطرفتين.
المساحة الإجمالية للأقمار الجليدية الثلاثة لكوكب المشتري (يوروبا وغانيميد وكاليستو) أكبر من مساحة سطح المريخ ، وهي في الواقع تعادل تقريبًا سطح الأرض بالكامل. لذلك عندما نناقش استكشاف الأقمار الصناعية الجليدية الجليدية ، هناك الكثير من التضاريس لتغطية.
بالنسبة للاستكشاف المستقبلي ، دعني أشارك القليل من التاريخ. قبل ثلاث سنوات ، أنشأت وكالة ناسا مشروع بروميثيوس. يتضمن مشروع بروميثيوس تطوير الطاقة النووية والدفع النووي ، وهو أمر لم يُنظر فيه بجدية منذ بعض الوقت. كانت أول مهمة يتم نقلها في مشروع بروميثيوس هي المشتري جليدي أقمار القمر ، أو JIMO. كان الهدف هو استكشاف الأقمار الجليدية الثلاثة في سياق نظام المشتري. لقد كان مشروعا طموحا للغاية. حسنًا ، تم إلغاء JIMO في وقت سابق من هذا العام. ولكن يبدو كما لو أن العام المقبل سيكون هناك موافقة على مركبة جيوفيزيائية لمركب يوروبا. يتم الآن النظر في الخطوات الأولية لبدء هذه المركبة الفضائية. تعتبر يوروبا أولوية عالية جدًا للاستكشاف ، واعترافاً بتلك الأولوية ، من المرجح أن تحدث هذه المهمة.
لماذا نحن مهتمون جدًا بـ Europa؟ عندما نتحدث عن علم الفلك ، نأخذ في الاعتبار المكونات الثلاثة للحياة: الماء والكيمياء الصحيحة والطاقة. لا يعني وجودهم أن الشرارة السحرية للحياة حدثت على الإطلاق ، ولكن هذه هي الأشياء التي نعتقد أنها ضرورية للحياة. وهكذا ، كما أوضحت ، فإن جميع أقمار المشتري الثلاثة الجليدية هي أهداف محتملة. لكن يوروبا هي الأولوية القصوى ، لأنه يبدو أن لديها أقصى طاقة داخلية.
لذا ، بالطبع ، نود أولاً أن نعرف: هل هناك محيط ، نعم أم لا؟
إذن ، ما هو التكوين ثلاثي الأبعاد للقشرة الجليدية؟ نحن نعلم أن الكائنات الحية يمكن أن تعيش في كسور وتشققات في جليد القطب الشمالي. من المرجح أن تكون هذه الشقوق موجودة في يوروبا أيضًا ، ويمكن أن تكون منافذ ذات أهمية عالية لعلم الأحياء الفلكية.
ثم نريد أن نرسم التراكيب السطحية العضوية وغير العضوية. نرى في البيانات الموجودة اليوم أن السطح غير متجانس. إنه ليس مجرد ثلج نقي على السطح. هناك بعض المناطق التي تبدو أكثر ثراء في المكونات غير الجليدية من الأماكن الأخرى. نريد رسم خريطة لتلك المواد.
نرغب أيضًا في رسم معالم سطح مثيرة للاهتمام وتحديد الأماكن الأكثر أهمية للاستكشاف المستقبلي ، بما في ذلك مركبات الهبوط.
ثم نريد أن نفهم Europa في سياق بيئة المشتري. على سبيل المثال ، كيف تؤثر بيئة الإشعاع التي يفرضها المشتري على كيمياء السطح في أوروبا؟
في النهاية ، نريد أن ننزل على السطح ، لأن هناك عددًا من الأشياء التي يمكننا القيام بها فقط من السطح. لدينا ثروة كبيرة من البيانات من مهمة Galileo ، ونأمل في الحصول على المزيد من مهمة Europa المحتملة ، ولكنها بيانات الاستشعار عن بعد. بعد ذلك ، نريد أن نضع مركبة هبوط على السطح يمكنها إجراء بعض قياسات الحقيقة الجوهرية ، لوضع بيانات الاستشعار عن بعد في السياق. وهكذا داخل المجتمع العلمي ، نشعر أن المهمة التالية إلى أوروبا ونظام المشتري يجب أن يكون لها حزمة هبوط من نوع ما. ولكن إذا كان هذا سيحدث بالفعل أم لا ، فابق على اتصال!
المصدر الأصلي: علم الأحياء الفلكي التابع لناسا
