Eksperymenty laboratoryjne odtworzyły powierzchnię Europy, jednego z czterech dużych księżyców Jowisza, z zaskakującym wynikiem – Europa świeci w ciemności. Podczas gdy zazwyczaj widzimy stronę Europy zwróconą w kierunku Ziemi, to nowe badanie pokazuje, jak ten świat może wyglądać z drugiej strony.

To odkrycie jest czymś więcej niż ciekawym faktem dotyczącym Układu Słonecznego – ujawnia sekrety enigmatycznego księżyca.

Europa w skałach

Lodowa powierzchnia Europy jest bogata w sól, w tym siarczan magnezu (sól Epsom) i chlorek sodu (zwykła sól kuchenna). Każdy rodzaj minerałów uwalniając energię emituje światło o określonej długości fali. Badania te wykazały, że sole znajdujące się w lodowej skorupie księżyca Jowisza mogą świecić w ciemności.

Europa jest jednym z wodnych światów naszego Układu Słonecznego, posiadającym ogromny ocean pod swoją zamarzniętą powierzchnią.

„Lodowa skorupa Europy ma grubość od 10 do 15 mil (15 do 25 kilometrów), pływając na oceanie o głębokości od 40 do 100 mil (60 do 150 kilometrów). Więc podczas gdy Europa jest tylko jedną czwartą średnicy Ziemi, jej ocean może zawierać dwa razy więcej wody niż wszystkie ziemskie oceany razem wzięte”, opisuje NASA.

Siły grawitacyjne pomiędzy Europą, Jowiszem i jego towarzyszami Io i Ganymede tworzą pęknięcia w zamarzniętej powierzchni. W niektórych miejscach ten ocean wznosi się przez te pęknięcia w lodzie. Dlatego też, badając zewnętrzną powierzchnię lodu, można poznać ukryte oceany Europy.

Rock, rave, and roll

Promieniowanie z Jowisza podnosi poziom energii cząsteczek soli, gdy księżyc pokonuje swoją drogę przez układ planetarny. Gdy cząsteczki te rozluźniają się, energia ta uwalniana jest w postaci światła widzialnego.

„Te wysokoenergetyczne naładowane cząstki, w tym elektrony, oddziałują z bogatą w lód i sól powierzchnią, co skutkuje złożonymi procesami fizycznymi i chemicznymi” – opisują naukowcy w Nature Astronomy.

Widziana ludzkim okiem powierzchnia Europy świeciłaby na zielono, niebiesko i biało, w zależności od rodzajów soli emitujących światło. Lód świecił najmocniej światłem zielonym, podobnym do typowego zielonego ekranu używanego w studiach filmowych i wideo (w tym Astronomy News with The Cosmic Companion).

Wyższe stężenia soli Epsom zwiększały ilość energii uwalnianej w lodzie, podczas gdy chlorek i węglan sodu miały odwrotny efekt.

Jako że Europa krąży wokół Jowisza, ten maleńki księżyc (nieco mniejszy niż nasz własny towarzysz planetarny) jest skąpany w wysokoenergetycznym promieniowaniu, w tym elektronach.

Jak te elektrony padają na powierzchnię lodowego księżyca, przychodząca energia jest uwalniana w postaci światła, tworząc warunki, w których Europa świeci w ciemności.

„Gdyby Europa nie była pod wpływem tego promieniowania, wyglądałaby tak, jak nasz księżyc wygląda dla nas – ciemno po zacienionej stronie,” powiedział Gudipati. „Ale ponieważ jest bombardowana przez promieniowanie z Jowisza, świeci w ciemności,” wyjaśnił Murthy Gudipati z Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Zespół JPL zbudował unikalny instrument – Ice Chamber for Europa’s High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (ICE-HEART) – aby zbadać, jak materiał organiczny w symulowanym środowisku Europy zareagowałby na promieniowanie.

To odkrycie było szczęśliwym zrządzeniem losu dla badaczy.

„Zobaczyć solankę chlorku sodu o znacznie niższym poziomie blasku było momentem 'aha’, który zmienił kierunek badań”, powiedział Fred Bateman, współautor artykułu w czasopiśmie szczegółowo opisującego badania.

Żeglowanie po obcych morzach

W powyższym filmie przyjrzyj się nadchodzącej misji Europa Clipper z NASA, która po raz pierwszy szczegółowo zbada obcy ocean. (Video credit: NASA/JPL)

„Człowiek nie może odkrywać nowych oceanów, jeśli nie ma odwagi stracić z oczu brzegu.” – Andre Gide

Sonda Europa Clipper, nadchodząca flagowa misja NASA mająca na celu zbadanie wodnego świata Jowisza, ma zostać wystrzelona gdzieś w połowie lat 2020. Ten statek kosmiczny będzie badał Europę podczas wielu przelotów enigmatycznego księżyca.

Inwestorzy dokładnie badają możliwości instrumentów na pokładzie statku kosmicznego, aby zobaczyć, jak to badanie może pomóc tej misji w badaniu zamrożonej powierzchni Europy.

Na pokładzie statku kosmicznego, szerokokątna kamera Europa Clipper może zebrać znaczącą ilość danych na temat stężenia soli na lodowym księżycu.

Kamera ta, wykorzystująca detektor CMOS 4k x 2k, ma pole widzenia 48 na 24 stopnie. Z wysokości 50 kilometrów nad Europą, szczegóły tak małe jak 11 metrów będą widoczne jako pojedynczy piksel.

Może być nawet możliwe zrobienie zdjęć „nocnej strony” Europy, świecącej w ciemności.

Badanie to skupiło się na Europie, ale wyniki mogą mieć również zastosowanie do innych dużych ciał w środowiskach o wysokim promieniowaniu, w tym Io i Ganymede w układzie Jowisza.

Europa jest jednym z najbardziej prawdopodobnych miejsc w naszym Układzie Słonecznym do znalezienia życia. Jeśli jakiekolwiek formy życia zostaną znalezione na Europie – nieważne jak prymitywne – odkrycie to będzie sygnałem, że życie prawdopodobnie powstanie na światach w całym Kosmosie.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany na The Cosmic Companion przez Jamesa Maynarda, założyciela i wydawcę The Cosmic Companion. Jest on rodowitym mieszkańcem Nowej Anglii, który zmienił się w szczura pustynnego w Tucson, gdzie mieszka ze swoją uroczą żoną Nicole i kotem Maxem. Możesz przeczytać ten oryginalny kawałek tutaj.

Astronomy News with The Cosmic Companion jest również dostępny jako cotygodniowy podcast, prowadzony przez wszystkich głównych dostawców podcastów. Zapraszamy w każdy wtorek na aktualizacje najnowszych wiadomości astronomicznych oraz wywiady z astronomami i innymi naukowcami pracującymi nad odkryciem natury Wszechświata.