Laboratoriokokeissa on luotu uudelleen Europa-kuun, yhden Jupiterin neljästä suuresta kuusta, pinta, ja tulos on yllättävä: Europa hehkuu pimeässä. Vaikka tavallisesti näemme Europan maapalloon päin olevan puolen, tämä uusi tutkimus osoittaa, miltä tämä maailma voisi näyttää sen toiselta puolelta.

Tämä löytö on enemmän kuin mielenkiintoinen fakta Aurinkokunnasta – se paljastaa salaperäisen kuun salaisuuksia.

Europa kivillä

Europan jäisellä pinnalla on runsaasti suolaa, muun muassa magnesiumsulfaattia (Epsom-suola) ja natriumkloridia (tavallinen ruokasuola). Kukin mineraalityyppi säteilee tiettyjä valon aallonpituuksia vapauttaessaan energiaa. Näissä tutkimuksissa havaittiin, että Jovian kuun jäisessä kuoressa olevat suolat voivat hehkua pimeässä.

Europa on yksi aurinkokuntamme vesimaailmoista, ja sen jäätyneen pinnan alla on valtava valtameri.

”uropan jääkuori on 15-25 kilometriä (10-15 mailia) paksu, ja se kelluu 60-150 kilometriä (60-150 kilometriä) syvällä valtamerellä. Vaikka Europa on siis vain neljänneksen Maan halkaisijasta, sen valtameri saattaa sisältää kaksi kertaa enemmän vettä kuin kaikki Maan valtameret yhteensä”, NASA kuvailee.

Europan, Jupiterin ja sen kumppaneiden Ion ja Ganymedeksen väliset gravitaatiovoimat aiheuttavat halkeamia jäätyneeseen pintaan. Joissakin paikoissa tämä valtameri nousee näiden jäähalkeamien läpi. Näin ollen tutkimalla jään ulkopintaa on mahdollista saada tietoa Europan piilevistä valtameristä.

Rock, rave, and roll

Jupiterin säteily nostaa suolamolekyylien energiatasoja kuun kulkiessa matkaansa läpi planeettajärjestelmän. Kun nämä molekyylit rentoutuvat, tämä energia vapautuu näkyvänä valona.

”Nämä korkeaenergiset varatut hiukkaset, mukaan lukien elektronit, ovat vuorovaikutuksessa jään ja suolan rikkaan pinnan kanssa, mikä johtaa monimutkaisiin fysikaalisiin ja kemiallisiin prosesseihin”, tutkijat kuvailevat Nature Astronomy -lehdessä.

Ihmissilmän havaittavissa Europa-kuukkelin pinta hehkuisi vihreänä, sinisenä ja valkoisena riippuen valoa säteilevän suolan tyypistä. Jää hehkui voimakkaimmin vihreällä valolla, joka muistutti tyypillistä vihreää valkokangasta, jota käytetään elokuva- ja videostudioissa (mukaan lukien Astronomy News with The Cosmic Companion).

Korkeammat konsentraatiot Epsom-suolaa lisäsivät jään sisällä vapautuvan energian määrää, kun taas natriumkloridilla ja karbonaatilla oli päinvastainen vaikutus.

Kun Europa kiertää Jupiteria, tämä pikkuruinen kuu (joka on hieman pienempi kuin oma planeettamme) kylpee suurienergisessä säteilyssä, muun muassa elektroneissa.

Kun nämä elektronit putoavat jäisen kuun pinnalle, tuleva energia vapautuu valon muodossa, mikä luo olosuhteet, joissa Europa hehkuu pimeässä.

”Jos Europa ei olisi tämän säteilyn vaikutuksen alaisena, se näyttäisi samanlaiselta kuin meidän kuumme näyttää meille – pimeältä varjoiselta puolelta”, Gudipati sanoi. ”Mutta koska Jupiterin säteily pommittaa sitä, se hehkuu pimeässä”, selitti Murthy Gudipati Jet Propulsion Laboratoriosta (JPL).

JPL:n tutkimusryhmä rakensi ainutlaatuisen instrumentin – Ice Chamber for Europa’s High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (Ice Chamber for Europa’s High-Energy Electron and Radiation Environment Testing, ICE-HEART) – tutkiakseen, miten orgaaninen materiaali reagoi säteilyn vaikutuksesta Europan simuloidussa ympäristössä.

Löytö oli onnellinen sattumalta sattuma tutkijoille.

”Natriumkloridisuolaliuoksen näkeminen huomattavasti alhaisemmalla hehkutustasolla oli ’aha’-hetki, joka muutti tutkimuksen suunnan”, sanoo Fred Bateman, joka on toinen tutkimusta kuvaavan lehtiartikkelin kirjoittajista.”

Sailing the Alien Seas

Ollevalla videolla näet NASAn tulevan Europa Clipper -lentomatkalennon, jonka tarkoituksena on tutkia ensimmäistä kertaa yksityiskohtaisesti muukalaisten valtameraa. (Video credit: NASA/JPL)

”Ihminen ei voi löytää uusia valtameriä, ellei hänellä ole rohkeutta menettää näköyhteyttä rantaan.” – Andre Gide

Europa Clipper, NASAn tuleva lippulaivalento Jovian vesimaailman tutkimiseksi, on tarkoitus käynnistää joskus 2020-luvun puolivälissä. Tämä avaruusalus tutkii Europaa useiden arvoituksellisen kuun ohilentojen aikana.

Tutkijat tutkivat tarkkaan avaruusaluksessa olevien instrumenttien ominaisuuksia nähdäkseen, miten tämä tutkimus voisi auttaa kyseisen operaation Europan jäätyneen pinnan tutkimista.

Avaruusaluksen Europa Clipper -laajakulmakamera voisi kerätä merkittävän määrän tietoa jäisen kuun suolapitoisuuksista.

Tämän 4k x 2k CMOS-ilmaisinta hyödyntävän kameran näkökenttä on 48 x 24 astetta. 50 kilometrin korkeudesta Europan yläpuolella jopa 11 metrin läpimittaiset yksityiskohdat näkyvät yksittäisinä pikseleinä.

Jopa Europan ”yöpuolesta” saattaisi olla mahdollista ottaa kuvia, jotka hehkuvat pimeässä.

Tässä tutkimuksessa keskityttiin Europaan, mutta havainnot voivat olla sovellettavissa myös muihin suuriin kappaleisiin korkeassa säteily-ympäristössä, kuten Ioon ja Ganymedekseen Jovian järjestelmässä.

Europa on yksi aurinkokuntamme todennäköisimmistä paikoista löytää elämää. Jos Europalta löytyy elämänmuotoja – olivatpa ne kuinka alkeellisia tahansa – löytö olisi merkki siitä, että elämää todennäköisesti syntyy maailmoissa kaikkialla kosmoksessa.

Tämän artikkelin on alun perin julkaissut The Cosmic Companion -verkkolehdessä James Maynard, The Cosmic Companion -verkkolehden perustaja ja julkaisija. Hän on Uudesta Englannista kotoisin oleva aavikkorotta Tucsonissa, jossa hän asuu ihanan vaimonsa Nicolen ja Max-kissan kanssa. Voit lukea tämän alkuperäisen jutun täältä.

Astronomy News with The Cosmic Companion on saatavilla myös viikoittaisena podcastina, jota tarjoavat kaikki suuret podcast-palveluntarjoajat. Kuuntele joka tiistai uusimmat tähtitieteen uutiset ja haastattelut tähtitieteilijöiden ja muiden tutkijoiden kanssa, jotka työskentelevät maailmankaikkeuden luonteen selvittämiseksi.