منبع فوران‌های قمر اروپا سیاره‌ی مشتری می‌تواند در پوسته‌ی یخی آن نهفته باشد
در قمر یخی «اروپا» (Europa) فوران‌های مرتفعی ممکن است به فضا پرتاب شود که شناسایی عامل ایجاد آن‌ها می‌تواند نقشی مهم در مأموریت‌های فضای آینده به این قمر مشتری داشته باشد.
وجود این فوران‌های بلند چند کیلومتری در قمر اروپا مشتری موجب پرسش‌هایی برای دانشمندان شده است. از جمله اینکه این ستون‌ها از چه چیزی برمی‌خیزند؟ آیا آن‌ها می‌توانند نشانه‌هایی از حیات فرازمینی باشند؟ و منشأ آن‌ها از کجای قمر اروپا است؟ اکنون یک توضیح جدید به منبعی نزدیک‌تر از آنچه تصور می‌شد، به سطح یخ‌زده‌ی این قمر اشاره می‌کند.
طبق شواهد مطالعات تازه که توسط پژوهشگران دانشگاه استنفورد دانشگاه آریزونا، دانشگاه تگزاس و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) انجام شده است، برخی از این فوران‌ها به جای اعماق اقیانوس‌های اروپا، ممکن است از مخزن‌های آب درون خود پوسته‌ی یخی سرچشمه بگیرد.
محققان با استفاده از تصاویر جمع‌آوری شده توسط فضاپیمای گالیله (Galileo) ناسا مدلی توسعه دادند که توضیح می‌دهد چگونه ترکیبی از از یخ‌زدگی و افزایش فشار می‌تواند منجر به فعالیت‌های یخ‌فشانی یا فوران آب شود. این نتایج که ۱۰ نوامبر در Geophysical Research Letters منتشر شده است، نتایج مهمی درباره‌ی قابل سکونت بودن اقیانوس زیرین اروپا و فوران سایر اجسام یخ‌زده در منظومه‌ی شمسی خواهد داشت.
پشتیبانی حیات
دانشمندان حدس می‌زنند که اقیانوس وسیع پنهان شده در زیر پوسته‌ی یخی اروپا می‌تواند دارای عناصر لازم برای پشتیبانی از حیات باشد. اما بدون فرستادن یک کاوشگر شناور به این قمر، دانستن قطعیت آن دشوار است.
اگر فوران‌های رخ داده، ناشی از اقیانوس‌های زیرسطحی باشد، توسط یک فضاپیما مانند مأموریت آینده‌ی اروپا کلیپر ناسا (Europa Clipper) آسان‌تر می‌توان عناصر را شناسایی کرد. اما اگر این ستون‌ها از پوسته‌ی یخی این قمر شکل بگیرند، ممکن است کمتر پذیرای حیات باشند زیرا حفظ انرژی شیمیایی برای تأمین نیروی حیات در آنجا دشوارتر است. در این حالت احتمال تشخیص سکونت‌پذیری قمر از فضا کاهش می‌یابد.
«گرگور اشتاینبروگ» (Gregor Steinbrügge) پژوهشگر انرژی در دانشکده‌ی زمین، انرژی و علوم محیطی دانشگاه استنفورد گفت: «درک اینکه این توده‌های آبی از کجا می‌آیند برای دانستن اینکه آیا کاوشگران آینده‌ی اروپا می‌توانند بدون کشف اقیانوس اروپا فرصتی برای شناسایی حیات در فضا داشته باشند، بسیار مهم است.»
در مطالعه‌ی اخیر پژوهشگران تجزیه‌و‌تحلیل خود را بر روی «مانانان» (Manannán) که دهانه‌ای به طول ۳۰ کیلومتر در اروپا است متمرکز کردند. این دهانه ده‌ها میلیون سال پیش بر اثر برخورد با یک جرم آسمانی دیگر ایجاد شده است. با این استدلال که چنین برخوردی گرمای زیادی ایجاد کرده است، دانشمندان چگونگی ذوب شدن و یخ‌زدگی به صورت مخازن آب درون پوسته را مدل‌سازی کردند.
«برخورد دنباله‌دار یا سیارک به پوسته‌ی یخی اساسا یک آزمایش بزرگ بود که ما برای ساختن فرضیه‌ها از آن استفاده می‌کنیم.» این چیزی است که «دان بلکنشیپ» (Don Blankenship) دانشمند ارشد تحقیقات در مؤسسه‌ی ژئوفیزیک دانشگاه تگزاس و پژوهشگر اصلی پروژه‌ی REASON (رادار ارزیابی اروپا و پیرامون: اقیانوس تا نزدیک سطح) گفت و خاطرنشان کرد: «تیم علوم قطبی و سیاره‌ای در دانشگاه تگزاس در حال حاضر به ارزیابی توانایی این ابزار برای آزمایش این فرضیه‌ها مشغولند.»
این مدل نشان می‌دهد که وقتی آب اروپا در مراحل بعدی برخورد به یخ تبدیل می‌شود، می‌تواند باعث ایجاد مخزن‌های آب با شوری بیشتر در سطح این قمر شود. به علاوه این مخزن‌های آب شور می‌توانند با ذوب کردن نواحی اطراف که از یخی با شوری کمتر تشکیل شده، از طریق پوسته‌ی یخی اروپا حرکت کنند و در نتیجه‌ی در این فرآیند حتی شورتر شوند.
اشتاینبروگ گفت: «ما روشی را توسعه دادیم که مخزن آب می‌تواند به صورت جانبی حرکت کند و این بسیار مهم است. این می‌تواند در امتداد اختلاف‌های گرمایی از سرد به گرم و نه فقط در جهت پایین به علت گرانش، حرکت کند.
اثر مطالعه‌ی یخ‌فشان
این مدل پیش‌بینی می‌کند که وقتی آب نمک جاری شده، به مرکز دهانه‌ی مانانان رسیده است، گیر کرده و شروع به یخ‌زدگی می‌کند که باعث ایجاد فشاری می‌شود که در نهایت به یک فوران با ارتفاع بیش از ۱ مایل (۱٫۶ کیلومتر) منجر می‌شود. این فوران یک نشانه هم از خود برجای گذاشته است؛ یک شکل عنکبوت‌مانند در سطح اروپا که توسط تصویربرداری کاوشگر گالیله مشاهده شده است و در مدل محققان گنجانده شده است.
«جوانا وویگت» (Joana Voigt) نویسنده‌ی همکار این پژوهش از دانشگاه آریزونا گفت: «حتی اگر توده‌های تولید شده توسط جاری شدن آب مخزن‌ها، نتواند اطلاعات مستقیمی نسبت به اقیانوس زیرین اروپا داشته باشد، این یافته‌ها نشان می‌دهد که پوسته‌ی یخ اروپا بسیار فعال است.»
به گفته‌ی پژوهشگران اندازه‌ی نسبتا کوچک ستون موجود در مانانان نشانگر آن است که دهانه‌های برخوردی احتمالا نمی‌توانند منبع توده‌های بزرگتر دیگری را که بر اساس داده‌های هابل و گالیله فرضیه‌بندی شده‌اند، توضیح دهند. اما فرآیند مدل شده برای فوران مانانان می‌تواند در سایر اجرام یخ‌زده حتی بدون یک رویداد برخوردی انجام شود.
وویگت خاطرنشان کرد: «حرکت مخزن آب شور فقط برای دهانه‌های قمر اروپا صادق نیست. این مکانیزم ممکن است توضیحاتی درباره‌ی دیگر اجرام یخ‌زده در محدوده‌هایی که اختلاف گرمایی وجود دارد، ارائه دهد.»
این مطالعه همچنین تخمینی از میزان نمک سطح یخ‌زده و اقیانوس اروپا ارائه می‌دهد که به نوبه‌ی خود می‌تواند بر شفافیت پوسته‌ی یخی آن در برابر امواج رادار کاوشگرها اثر بگذارد. محاسبات انجام شده بر اساس تصویربرداری فضاپیمای گالیله از سال ۱۹۹۵ تا ۱۹۹۷ میلادی، نشان می‌دهد که اقیانوس اروپا می‌تواند حدود یک پنجم شورتر از اقیانوس‌های زمین باشد که باعث می‌شود امواج رادار مأموریت اروپا کلیپر بتواند داده‌ها را از درون آن جمع‌آوری کند.
این یافته‌ها با اشاره به اینکه مخزن‌های آب پوسته الزاما به اقیانوس زیرسطحی اروپا متصل نیستند، می‌توانند برای ستاره‌شناسانی که امیدوارند توده‌های درحال فوران اروپا، حاوی سرنخ‌هایی درباره‌ی پشتیبانی اقیانوس زیرسطحی برای پشتیبانی از حیات باشند، موجب دلسردی شود. با این وجود مدل جدید اطلاعاتی را درباره‌ی پیچیدگی سطح اروپا که در معرض فرآیندهای هیدرولوژیکی، کشش گرانشی مشتری و نیروهای تکتونیکی پنهان در این قمر یخی است، ارائه می‌دهد.
«داستین شرودر» (Dustin Schroeder) استادیار ژئوفیزیک استنفورد در این زمینه گفت: «این باعث می‌شود که سطح زیرین کم‌عمق در پوسته‌ی یخی مکانی بسیار هیجان‌انگیزتر از آنچه تصور می‌شد باشد. این یک روش کاملا تازه برای تفکر درباره‌ی آنچه که با آب در نزدیکی سطح روی می‌دهد، باز می‌کند.
عکس کاور: طرح گرافیکی فوران‌های یخ‌فشان قمر اروپا مشتری
Credit: Justice Blaine Wainwright
منبع: Phys.Org
