Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một mô hình mới cho thấy cách nước muối trên mặt trăng Europa của sao Mộc có thể di chuyển bên trong lớp vỏ băng giá để tạo thành các túi nước mặn phun ra bề mặt khi đóng băng. Những phát hiện này rất quan trọng cho sứ mệnh Europa Clipper sắp tới có thể giải thích các vụ phun trào cryovolcanic trên các thiên thể băng giá trong hệ mặt trời.
Trên mặt trăng Europa của sao Mộc băng, phun trào mạnh mẽ có thể phun vào không gian, nâng cao câu hỏi trong astrobiologists hy vọng trên trái đất: Điều gì sẽ nổ ra từ dặm cao đám? Chúng có thể chứa các dấu hiệu của sự sống ngoài Trái đất? Và chúng sẽ bắt nguồn từ đâu ở Europa? Một lời giải thích mới hiện chỉ ra một nguồn gần bề mặt đóng băng hơn dự kiến.
Thay vì bắt nguồn từ sâu bên trong các đại dương của Europa, một số vụ phun trào có thể bắt nguồn từ các túi nước nằm trong lớp vỏ băng giá, theo bằng chứng mới từ các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford, Đại học Arizona, Đại học Texas và Phòng thí nghiệm Lực đẩy phản lực của NASA.
Sử dụng các hình ảnh do tàu vũ trụ NASA Galileo thu thập, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình để giải thích cách thức kết hợp giữa đóng băng và điều áp có thể dẫn đến một vụ phun trào cryovolcanic hoặc một vụ nổ nước. Kết quả, được công bố ngày 10 tháng 11 trên tạp chí Geophysical Research Letters có ý nghĩa đối với khả năng sinh sống của đại dương bên dưới Europa – và có thể giải thích các vụ phun trào trên các thiên thể băng giá khác trong hệ mặt trời.
Tác hại của cuộc sống?
Các nhà khoa học đã suy đoán rằng đại dương rộng lớn ẩn bên dưới lớp vỏ băng giá của Europa có thể chứa các nguyên tố cần thiết để hỗ trợ sự sống. Nhưng nếu không gửi một tàu lặn lên mặt trăng để khám phá, rất khó để biết chắc chắn. Đó là một lý do khiến các chùm tia của Europa thu hút được nhiều sự quan tâm: Nếu các vụ phun trào đến từ đại dương dưới bề mặt, các phần tử có thể dễ dàng được phát hiện hơn bởi một tàu vũ trụ như tàu được lên kế hoạch cho sứ mệnh Europa Clipper sắp tới của NASA.
Nhưng nếu chùm tia bắt nguồn từ lớp vỏ băng giá của mặt trăng, chúng có thể kém hiếu khách hơn với sự sống, vì khó có thể duy trì năng lượng hóa học để cung cấp cho sự sống ở đó. Trong trường hợp này, cơ hội phát hiện ra khả năng sinh sống từ không gian sẽ giảm đi.
Tác giả chính Gregor Steinbrügge, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trường Năng lượng, Trái đất của Stanford, cho biết: “Hiểu được những tia nước này đến từ đâu là rất quan trọng để biết liệu các nhà thám hiểm Europa trong tương lai có thể có cơ hội thực sự phát hiện sự sống từ không gian mà không cần thăm dò đại dương của Europa & Khoa học Môi trường (Stanford Earth).”
Các nhà nghiên cứu tập trung phân tích vào Manannán, một miệng núi lửa rộng 18 dặm trên Europa được tạo ra do va chạm với một thiên thể khác cách đây hàng chục triệu năm. Lý giải rằng một vụ va chạm như vậy sẽ tạo ra một lượng nhiệt cực lớn, họ đã mô hình hóa cách làm tan chảy và đóng băng sau đó của một túi nước bên trong lớp vỏ băng giá có thể khiến nước phun ra.
Đồng tác giả Don Blankenship, nhà khoa học nghiên cứu cấp cao tại Viện Vật lý Địa cầu (UTIG) và điều tra viên chính của Đại học Texas cho biết: “Sao chổi hoặc tiểu hành tinh va vào lớp vỏ băng về cơ bản là một thí nghiệm lớn mà chúng tôi đang sử dụng để xây dựng các giả thuyết. của Radar để Đánh giá Europa và Âm thanh: Công cụ từ Đại dương đến Gần bề mặt (REASON) sẽ bay trên Europa Clipper. “Nhóm khoa học cực và hành tinh tại UTIG hiện đang chuyên tâm đánh giá khả năng kiểm tra các giả thuyết đó của thiết bị này.”
Mô hình chỉ ra rằng khi nước của Europa chuyển thành băng trong giai đoạn sau của vụ va chạm, các túi nước có độ mặn tăng lên có thể được tạo ra trên bề mặt mặt trăng. Hơn nữa, những túi nước mặn này có thể di chuyển ngang qua lớp vỏ băng của Europa bằng cách làm tan chảy các vùng lân cận của băng ít nước lợ hơn, và do đó trở nên mặn hơn trong quá trình này.
Steinbrügge cho biết: “Chúng tôi đã phát triển một cách mà túi nước có thể di chuyển theo chiều ngang – và điều đó rất quan trọng. “Nó có thể di chuyển dọc theo các gradient nhiệt, từ lạnh đến ấm, và không chỉ theo hướng đi xuống khi bị lực hấp dẫn kéo.”
Một “tài xế mặn”
Mô hình dự đoán rằng khi một túi nước muối di chuyển đến trung tâm của miệng núi lửa Manannán, nó bị mắc kẹt và bắt đầu đóng băng, tạo ra áp lực cuối cùng dẫn đến một chùm tia, ước tính cao hơn một dặm. Sự phun trào của chùm lông này đã để lại một dấu hiệu phân biệt: một đặc điểm hình con nhện trên bề mặt Europa đã được quan sát bằng hình ảnh Galileo và được đưa vào mô hình của các nhà nghiên cứu.
Đồng tác giả Joana Voigt, trợ lý nghiên cứu sau đại học tại Đại học Arizona, Tucson, cho biết: “Mặc dù các chùm tia tạo ra bởi quá trình di cư trong túi nước muối sẽ không cung cấp cái nhìn trực tiếp về đại dương của Europa, nhưng phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng bản thân lớp vỏ băng của Europa rất năng động.”
Các nhà nghiên cứu cho biết kích thước tương đối nhỏ của chùm tia sẽ hình thành tại Manannán cho thấy rằng các hố va chạm có thể không thể giải thích nguồn gốc của các chùm tia khác, lớn hơn trên Europa đã được đưa ra giả thuyết dựa trên dữ liệu của Hubble và Galileo. Nhưng quá trình được mô hình hóa cho vụ phun trào Manannán có thể xảy ra trên các thiên thể băng giá khác – ngay cả khi không có sự kiện tác động.
Voigt nói: “Di cư trong túi nước muối không phải là duy nhất áp dụng cho các miệng núi lửa Europan. “Thay vào đó, cơ chế này có thể đưa ra lời giải thích về các vật thể băng giá khác, nơi tồn tại các gradient nhiệt.”
Nghiên cứu cũng đưa ra các ước tính về mức độ mặn của bề mặt đóng băng và đại dương của Europa, từ đó có thể ảnh hưởng đến độ trong suốt của lớp vỏ băng đối với sóng radar. Các tính toán, dựa trên hình ảnh từ Galileo từ 1995 đến 1997, cho thấy đại dương của Europa có thể mặn bằng 1/5 đại dương của Trái đất – một yếu tố sẽ cải thiện khả năng thu thập dữ liệu từ bên trong của sứ mệnh Europa Clipper.
Những phát hiện có thể làm nản lòng các nhà thiên văn học hy vọng chùm tia phun trào của Europa có thể chứa manh mối về khả năng hỗ trợ sự sống của đại dương bên trong, với ngụ ý rằng chùm tia không cần phải kết nối với đại dương của Europa. Tuy nhiên, mô hình mới cung cấp những hiểu biết sâu sắc về việc gỡ rối các đặc điểm bề mặt phức tạp của Europa, vốn là đối tượng của các quá trình thủy văn, lực hút của sao Mộc và các lực kiến tạo ẩn bên trong mặt trăng băng giá.
Đồng tác giả Dustin Schroeder, phó giáo sư địa vật lý tại Stanford cho biết: “Điều này làm cho lớp dưới bề mặt nông – chính lớp vỏ băng – trở thành một nơi thú vị hơn nhiều để suy nghĩ. “Nó mở ra một cách suy nghĩ hoàn toàn mới về những gì đang xảy ra với nước gần bề mặt.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Stanford cung cấp . Bản gốc do Danielle Torrent Tucker viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :