شرایط حیات در قمر اروپا ممکن است با آتشفشان های اقیانوسی فراهم شده باشد - مجله میهن 128

قمر مشتری، اروپا (Europa)، دارای پوسته ای یخی است که اقیانوسی گسترده و سراسری را پوشانده است. اما لایه سنگی زیر این اقیانوس ممکن است به مقدار ای داغ باشد که ذوب گردد و آتشفشان های زیر دریا را پدید بیاورد.

پژوهش و مدل سازی رایانه ای تازه نشان می دهد که ممکن است در کف دریاهای قمر مشتری در گذشته نه چندان دور، فعالیت آتشفشانی روی داده باشد و حتی شاید همچنان در حال وقوع باشد.

مأموریت آینده ناسا، اروپا کلیپر (Europa Clipper) که برای پرتاب در 2024 برنامه ریزی شده است، به این قمر یخی نزدیک خواهد شد و مقدار گیری هایی را انجام خواهد داد که ممکن است به روشن شدن یافته های اخیر یاری کند.

اقیانوس عظیم زیرسطجی

دانشمندان شواهد محکمی دارند که اروپا یک اقیانوس عظیم در میان پوسته یخی و محیط سنگی داخلی خود جای داده است. اما پژوهش تازه نشان می دهد که چگونه این قمر سرد و یخی، ممکن است گرمای کافی برای ذوب شدن لایه سنگی را داشته باشد و این فرآیند، آتشفشان های کف اقیانوس را تغذیه کند.

مدل سازی سه بعدی اخیر درباره شیوه فراوری و انتقال این گرمای داخلی، دقیق ترین و کامل ترین آنالیز اجرا شده درباره اثر این گرمایش داخلی بر روی قمر اروپاست.

گرانش گرمازای مشتری

کلید گرمای شدید گوشته سنگی اروپا که برای ذوب کردن آن کافی است، در گرانش شدیدی نهفته است که مشتری بر روی قمرهای خود دارد. همان طور که اروپا پیرامون این غول گازی می چرخد، فضای داخلی قمر یخی، دچار خمیدگی می گردد. این خمش، باعث وارد شدن انرژی به محیط درونی قمر می گردد و اثر خود را به صورت گرما نشان می دهد. درست مانند زمانی که خم شدن یک گیره کاغذ باعث گرم شدن آن می گردد. هرچه فضای درونی ماه بیشتر انعطاف یابد، گرمای بیشتری فراوری می گردد.

این پژوهش که در نشریه جئوفیزیکیال ریسرچ لترز (Geophysical Research Letters) منتشر شده به طور مفصل چگونگی خمش و گرمایش قسمت سنگی اروپا را تحت گرانش شدید مشتری مدل سازی می نماید و نشان می دهد که گرما در کجا پخش می گردد و چگونه گوشته سنگی ذوب می گردد و باعث افزایش احتمال آتشفشان در کف دریا می گردد.

فعالیت های آتشفشانی در اروپا برای دهه ها محل حدس و گمان بوده است. برای مقایسه، دیگر قمر مشتری یعنی آیو (Io) کاملا آتشفشانی است. صدها آتشفشان در این قمر باعث شکل گیری فواره های گدازه می شوند و گاز آتشفشانی و گردوغبار را تا ارتفاع 400 کیلومتری به بیرون پرتاب می نمایند؛ فعالیتی که ناشی از همان گرمایش داخلی بر اثر کشش مشتری است. اما اروپا در فاصله دورتری از مشتری نسبت به قمر آیو قرار گرفته است، بنابراین این پرسش مطرح است که آیا زیر سطح یخی آن هم فعالیت مشابهی وجود دارد؟

پشتیبانی از حیات

نویسندگان این مطالعه به سرپرستی ماری بیهونکووا (Marie Běhounková) از دانشگاه چارلز جمهوری چک، پیش بینی کردند که فعالیت آتشفشانی به احتمال زیاد در نزدیکی قطب های اروپا، یعنی عرض های جغرافیایی که بیشترین گرما در آن ها فراوری می گردد، روی می دهد. پژوهشگران بعلاوه چگونگی تکامل فعالیت های آتشفشانی در طول زمان را آنالیز کردند و دریافتند که منابع انرژی با عمر طولانی، شانس بیشتری برای توسعه حیات دارند.

اگر آتشفشان های زیر آب در قمر اروپا واقعا وجود داشته باشند، می توانند سیستم های گرمابی مانند آن هایی که در اعماق اقیانوس های زمین از حیات پشتیبانی می نمایند، ایجاد نمایند. در زمین برهم کنش آب دریا با ماگمای داغ باعث فراوری انرژی شیمیایی می گردد و انرژی شیمیایی این سامانه گرمابی که از نور خورشید نیامده، به پشتیبانی از حیات در اقیانوس ها یاری می نماید. به همین ترتیب فعالیت های آتشفشانی در کف دریاهای اروپا هم می تواند راهی برای حمایت از یک محیط قابل سکونت در اقیانوس های این قمر باشد.

بیهونکووا گفت: یافته های ما شواهد دیگری برای این موضوع است که اقیانوس زیرسطحی اروپا می تواند محیطی مناسب برای شکل گیری حیات باشد. اروپا یکی از اجرام نادر سیاره ای است که ممکن است فعالیت های آتشفشانی را طی میلیاردها سال حفظ نموده باشد و احتمالا تنها نمونه است که فراسوی زمین، دارای مخازن عظیم آب و منبع انرژی طولانی مدت است.

مشاهدات مستقیم

دانشمندان ناسا این فرصت را خواهند داشت که وقتی کلیپر در سال 2030 به مقصد خود رسید، پیش بینی های اجرا شده را آنالیز نمایند. این فضاپیما به دور مشتری می چرخد و ده ها پرواز نزدیک از اروپا انجام می دهد تا از این قمر نقشه برداری و ترکیب آن را آنالیز کند. این فضاپیما سطح قمر اروپا را با جزئیات آنالیز و از جو نازک آن نمونه برداری می نماید.

مشاهدات سطح و جو اروپا به دانشمندان امکان می دهد تا در صورت نفوذ آب از میان پوسته یخ زده، درباره اقیانوس زیرسطحی این قمر اطلاعات بیشتری کسب نمایند. دانشمندان بر این باورند که تبادل مواد بین اقیانوس و پوسته می تواند آثاری از آب دریا را در سطح باقی بگذارد. به گفته آن ها این برهم کنش حتی می تواند گاز و احتمالا بخار آب را به همراه ذراتی که می تواند حاوی موادی از کف دریا باشد، منتشر کند.

همان طور که اروپا کلیپر گرانش و میدان مغناطیسی قمر مشتری را مقدار می گیرد، ناهنجاری ها در آن منطقه ها به ویژه به سمت قطب ها، می تواند به تأیید فعالیت آتشفشانی پیش بینی شده در این مطالعه اخیر یاری کند.

رابرت پاپالاردو (Robert Pappalardo) دانشمند پروژه اروپا کلیپر از آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا گفت: منظره داشتن فضای داغ و سنگی درونی و وجود آتشفشان ها در کف اقیانوس اروپا شانس حیات پذیر بودن محیط این قمر را افزایش می دهد. شاید بتوانیم این موضوع را با مقدار گیری های گرانشی و ترکیبی برنامه ریزی شده کاوشگر اروپا کلیپر آزمایش کنیم و این یک منظره هیجان انگیز است.

مأموریت اروپا کلیپر

مأموریت هایی مانند اروپا کلیپر یاری می نمایند تا در زمینه اخترزیست شناسی، به پیشبرد تحقیقات میان رشته ای درباره متغیرها و شرایط دنیا های دور که می توانند زندگی را آن طور که برای ما آشناست، یاری نمایند.

در حالی که اروپا کلیپر مأموریتی برای شناسایی حیات نیست، اما شناسایی دقیق اروپا را انجام می دهد و آنالیز می نماید که آیا ماه یخی با اقیانوس زیرسطح خود توانایی پشتیبانی از حیات را دارد یا خیر. درک حیات پذیر قمر اروپا به دانشمندان یاری می نماید تا درک بهتری ار چگونگی تکامل حیات روی زمین و پتانسیل یافتن حیات در فراسوی سیاره ما داشته باشند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از آتشفشان های زیر اقیانوس قمر اروپا

Credit: Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz./JHUAPL/Univ. of Colorado

منبع: Phys.Org