Το φεγγάρι του Δία, η Ευρώπη, είναι ελαφρώς μικρότερο από το φεγγάρι της Γης και αποτελεί ένα από τα πιο υποσχόμενα μέρη για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής.
Ανάμεσα στο σύστημα του Δία, η Ευρώπη παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους επιστήμονες, λόγω των ισχυρών ενδείξεων για θρεπτικά συστατικά, νερό και ενέργεια που ενδεχομένως να παρέχουν ένα κατοικήσιμο περιβάλλον για κάποια μορφή ζωής πέρα από τη Γη. Επιπλέον, η Ευρώπη πιστεύεται ότι αποτελείται από τέσσερα στρώματα (από την επιφάνεια προς το κέντρο): ένα παγωμένο κέλυφος, έναν ωκεανό με αλμυρό νερό, έναν βραχώδη μανδύα και έναν μεταλλικό πυρήνα.
Όπως και στη Γη, ο ωκεανός της Ευρώπης αγγίζει τον βραχώδη πυθμένα, γεγονός που μπορεί να επιτρέψει τη χημεία βράχου-νερού που είναι ευνοϊκή για τη ζωή. Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν επίσης ότι ο θαλάσσιος πυθμένας μπορεί να φιλοξενεί ηφαίστεια, τα οποία μπορούν να παρέχουν περισσότερη ενέργεια και θρεπτικά συστατικά για μια πιθανή βιόσφαιρα.
Οι επιστήμονες του ASU Kevin Trinh, Carver Bierson και Joe O’Rourke της Σχολής Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος διερεύνησαν τις συνέπειες του σχηματισμού της Ευρώπης με χαμηλές αρχικές θερμοκρασίες, χρησιμοποιώντας κώδικα υπολογιστή που έγραψε ο Trinh. Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Science Advances.
Τα ενυδατωμένα πετρώματα μπορεί να είναι ένα βασικό συστατικό
Ο ωκεανός της Ευρώπης μπορεί να έχει διαφορετική προέλευση από όσα πιστεύαμε μέχρι σήμερα. Ενώ ορισμένοι επιστήμονες το υποθέτουν αυτό, ο Trinh και η ομάδα του δείχνουν ότι αν η Ευρώπη όντως σχηματίστηκε από ενυδατωμένα πετρώματα (δηλαδή τα πετρώματα έχουν υδρογόνο και οξυγόνο), τότε αρκετό μέρος του εσωτερικού της Ευρώπης θα πρέπει να θερμανθεί αρκετά ώστε να απελευθερωθεί νερό απευθείας από τα ενυδατωμένα πετρώματα για να σχηματιστεί ο ωκεανός και το παγωμένο κέλυφος.
“Η προέλευση του ωκεανού της Ευρώπης είναι σημαντική επειδή η δυνατότητα του φεγγαριού να υποστηρίξει ζωή εξαρτάται τελικά από τα χημικά συστατικά και τις φυσικές συνθήκες κατά τη διαδικασία σχηματισμού του ωκεανού”, δήλωσε ο Kevin Trinh, μεταπτυχιακός συνεργάτης στη Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος του ASU.
Πολλοί επιστήμονες που μελετούν αυτό το παγωμένο φεγγάρι υπέθεσαν ότι η Ευρώπη σχηματίστηκε με μεταλλικό πυρήνα. Αυτή η μελέτη του ASU διαψεύδει αυτή την πρόβλεψη, υποστηρίζοντας ότι η Ευρώπη μπορεί να μην είχε αρχίσει να σχηματίζει τον μεταλλικό πυρήνα της παρά μόνο δισεκατομμύρια χρόνια μετά.
“Για τους περισσότερους κόσμους στο ηλιακό σύστημα τείνουμε να σκεφτόμαστε ότι η εσωτερική δομή τους έχει οριστεί λίγο μετά την ολοκλήρωση του σχηματισμού τους. Αυτή η εργασία είναι πολύ συναρπαστική, διότι επαναπροσδιορίζει την Ευρώπη ως έναν κόσμο του οποίου το εσωτερικό εξελισσόταν αργά καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του. Αυτό ανοίγει πόρτες για μελλοντική έρευνα για να κατανοήσουμε πώς αυτές οι αλλαγές μπορεί να παρατηρούνται στην Ευρώπη που βλέπουμε σήμερα”, δήλωσε ο Carver Bierson, μεταδιδακτορικός ερευνητής στη Σχολή Γης και Εξερεύνησης του Διαστήματος του ASU.
Η ύπαρξη ενός μεταλλικού πυρήνα είναι βαθιά συνδεδεμένη με την εσωτερική θερμότητα της Ευρώπης, η οποία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να οδηγήσει την ηφαιστειότητα του πυθμένα και να συμβάλει σε ένα κατοικήσιμο περιβάλλον στον πυθμένα. Ωστόσο, δεν είναι σαφές αν η Ευρώπη παρήγαγε αρκετή θερμότητα για να σχηματίσει έναν τέτοιο πυρήνα. Ο κώδικας του Trinh υπολογίζει τον τρόπο με τον οποίο παράγεται και κατανέμεται η θερμότητα σε ολόκληρο το φεγγάρι, ο οποίος χρησιμοποιεί τις ίδιες εξισώσεις που πολλοί γεωδυναμικοί χρησιμοποιούσαν για δεκαετίες. Το νέο αποτέλεσμα της ομάδας, ωστόσο, προέρχεται από την αμφισβήτηση των παραδοχών που είναι κοινές στη μοντελοποίηση της Ευρώπης: Ένα μικρό φεγγάρι όπως η Ευρώπη θα μπορούσε να σχηματιστεί ως ένα ψυχρό μείγμα πάγου, βράχων και μετάλλων.
Ωστόσο, όλες αυτές οι διαδικασίες απαιτούν ένα θερμό εσωτερικό. Ένα μικρό φεγγάρι όπως η Ευρώπη (~1% της μάζας της Γης) μπορεί να μην έχει αρκετή ενέργεια για να πυροδοτήσει ή να διατηρήσει διεργασίες που μοιάζουν με τη Γη – σχηματισμό μεταλλικού πυρήνα, ηφαιστειότητα στον πυθμένα της θάλασσας και συνεχή γεωχημεία πετρωμάτων-νερού – γεγονός που σημαίνει ότι το κατοικήσιμο δυναμικό της Ευρώπης είναι αβέβαιο. Ο ακριβής χρόνος κατά τον οποίο σχηματίστηκε η Ευρώπη καθορίζει πόση θερμότητα είναι διαθέσιμη από τη ραδιενεργό διάσπαση ενός βραχύβιου ισοτόπου αλουμινίου. Η παλιρροϊκή θέρμανση (από τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με τον Δία και άλλα φεγγάρια) καθορίζει επίσης πόσο γρήγορα το εσωτερικό της Ευρώπης διαχωρίζεται σε διακριτά στρώματα.
Η μελέτη αυτή υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχει περιορισμένη υδροθερμική δραστηριότητα και ηφαιστειότητα στον πυθμένα της Ευρώπης, γεγονός που μπορεί να εμποδίσει την κατοικησιμότητα. Ωστόσο, για ασφαλείς προβλέψεις απαιτούνται περισσότερα δεδομένα.
“Η Ευρώπη δεν είναι απλώς μια υγρή, βρεφική Γη. Είναι ο δικός της ιδιαίτερος κόσμος, γεμάτος μυστήρια που πρέπει να διαλευκανθούν”, δήλωσε ο Joseph O’Rourke, επίκουρος καθηγητής στη Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος του ASU.
Τον Οκτώβριο του 2024, η NASA σχεδιάζει να εκτοξεύσει ένα διαστημικό σκάφος με την ονομασία Europa Clipper, το οποίο θα πρέπει να φτάσει στην Ευρώπη τον Απρίλιο του 2030. Με την πρόσφατη εργασία των Trinh, Bierson και O’Rourke, οι επιστήμονες θα είναι καλύτερα εξοπλισμένοι για να ερμηνεύσουν τα εισερχόμενα δεδομένα από το Europa Clipper, κύριος στόχος του οποίου είναι να αξιολογήσει το παγωμένο φεγγάρι Ευρώπη του Δία ως προς τις πιθανές συνθήκες που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή.