شرایط حیات در قمر اروپا ممکن است با آتشفشان‌های اقیانوسی فراهم شده باشد
دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که اقیانوس‌های قمر اروپا مشتری می‌توانند دارای آتشفشان‌های کف اقیانوس باشند که شرایط میزبانی از حیات را فراهم می‌سازند.
قمر مشتری، «اروپا» (Europa)، دارای پوسته‌ای یخی است که اقیانوسی گسترده و سراسری را پوشانده است. اما لایه‌ی سنگی زیر این اقیانوس ممکن است به اندازه‌ای داغ باشد که ذوب شود و آتشفشان‌های زیر دریا را پدید بیاورد.
پژوهش و مدل‌سازی رایانه‌ای تازه نشان می‌دهد که ممکن است در کف دریاهای قمر مشتری در گذشته‌ی نه‌چندان دور، فعالیت آتشفشانی روی داده باشد و حتی شاید همچنان در حال وقوع باشد.
مأموریت آینده‌ی ناسا، «اروپا کلیپر» (Europa Clipper) که برای پرتاب در ۲۰۲۴ برنامه‌ریزی شده است، به این قمر یخی نزدیک خواهد شد و اندازه‌گیری‌هایی را انجام خواهد داد که ممکن است به روشن شدن یافته‌های اخیر کمک کند.
اقیانوس عظیم زیرسطجی
دانشمندان شواهد محکمی دارند که اروپا یک اقیانوس عظیم در میان پوسته‌ی یخی و محیط سنگی داخلی خود جای داده است. اما پژوهش جدید نشان می‌دهد که چگونه این قمر سرد و یخی، ممکن است گرمای کافی برای ذوب شدن لایه‌ی سنگی را داشته باشد و این فرآیند، آتشفشان‌های کف اقیانوس را تغذیه کند.
مدل‌سازی سه‌بعدی اخیر درباره‌ی شیوه‌ی تولید و انتقال این گرمای داخلی، دقیق‌ترین و کامل‌ترین بررسی انجام شده درباره‌ی اثر این گرمایش داخلی بر روی قمر اروپاست.
مدل‌سازی سه‌بعدی لایه‌های قمر اروپا
Credit: NASA/JPL-Caltech/Michael Carroll
گرانش گرمازای مشتری
کلید گرمای شدید گوشته‌ی سنگی اروپا که برای ذوب کردن آن کافی است، در گرانش شدیدی نهفته است که مشتری بر روی قمرهای خود دارد. همان‌طور که اروپا پیرامون این غول گازی می‌چرخد، فضای داخلی قمر یخی، دچار خمیدگی می‌شود. این خمش، باعث وارد شدن انرژی به محیط درونی قمر می‌شود و اثر خود را به‌صورت گرما نشان می‌دهد. درست مانند زمانی که خم شدن یک گیره‌ی کاغذ باعث گرم شدن آن می‌شود. هرچه فضای درونی ماه بیشتر انعطاف یابد، گرمای بیشتری تولید می‌شود.
این پژوهش که در نشریه‌ی «جئوفیزیکیال ریسرچ لترز» (Geophysical Research Letters) منتشر شده به‌طور مفصل چگونگی خمش و گرمایش قسمت سنگی اروپا را تحت گرانش شدید مشتری مدل‌سازی می‌کند و نشان می‌دهد که گرما در کجا پخش می‌شود و چگونه گوشته‌ی سنگی ذوب می‌شود و باعث افزایش احتمال آتشفشان در کف دریا می‌شود.
فعالیت‌های آتشفشانی در اروپا برای دهه‌ها محل حدس و گمان بوده است. برای مقایسه، دیگر قمر مشتری یعنی «آیو» (Io) کاملا آتشفشانی است. صدها آتشفشان در این قمر باعث شکل‌گیری فواره‌های گدازه می‌شوند و گاز آتشفشانی و گردوغبار را تا ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری به بیرون پرتاب می‌کنند؛ فعالیتی که ناشی از همان گرمایش داخلی بر اثر کشش مشتری است. اما اروپا در فاصله‌ی 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، پیش‌بینی کردند که فعالیت آتشفشانی به احتمال زیاد در نزدیکی قطب‌های اروپا، یعنی عرض‌های جغرافیایی که بیشترین گرما در آن‌ها تولید می‌شود، روی می‌دهد. پژوهشگران همچنین چگونگی تکامل فعالیت‌های آتشفشانی در طول زمان را بررسی کردند و دریافتند که منابع انرژی با عمر طولانی، شانس بیشتری برای توسعه‌ی حیات دارند.
اگر آتشفشان‌های زیر آب در قمر اروپا واقعا وجود داشته باشند، می‌توانند سیستم‌های گرمابی مانند آن‌هایی که در اعماق اقیانوس‌های زمین از حیات پشتیبانی می‌کنند، ایجاد کنند. در زمین برهم‌کنش آب دریا با ماگمای داغ باعث تولید انرژی شیمیایی می‌شود و انرژی شیمیایی این سامانه‌ی گرمابی که از نور خورشید نیامده، به پشتیبانی از حیات در اقیانوس‌ها کمک می‌کند. به همین ترتیب فعالیت‌های آتشفشانی در کف دریاهای اروپا هم می‌تواند راهی برای حمایت از یک محیط قابل سکونت در اقیانوس‌های این قمر باشد.
طرحی گرافیکی از فرآیندهای گرمابی (هیدروترمال) در اقیانوس‌های قمر اروپا
Credit: Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz./JHUAPL/Univ. of Colorado
بیهونکووا گفت: «یافته‌های ما شواهد دیگری برای این موضوع است که اقیانوس زیرسطحی اروپا می‌تواند محیطی مناسب برای شکل‌گیری حیات باشد. اروپا یکی از اجرام نادر سیاره‌ای است که ممکن است فعالیت‌های آتشفشانی را طی میلیاردها سال حفظ کرده باشد و احتمالا تنها نمونه است که فراسوی زمین، دارای مخازن بزرگ آب و منبع انرژی طولانی‌مدت است.»
مشاهدات مستقیم
دانشمندان ناسا این فرصت را خواهند داشت که وقتی کلیپر در سال ۲۰۳۰ به مقصد خود رسید، پیش‌بینی‌های انجام شده را بررسی کنند. این فضاپیما به دور مشتری می‌چرخد و ده‌ها پرواز نزدیک از اروپا انجام می‌دهد تا از این قمر نقشه‌برداری و ترکیب آن را بررسی کند. این فضاپیما سطح قمر اروپا را با جزئیات بررسی و از جو نازک آن نمونه‌برداری می‌کند.
مشاهدات سطح و جو اروپا به دانشمندان امکان می‌دهد تا در صورت نفوذ آب از میان پوسته‌ی یخ زده، درباره‌ی اقیانوس زیرسطحی این قمر اطلاعات بیشتری کسب کنند. دانشمندان بر این باورند که تبادل مواد بین اقیانوس و پوسته می‌تواند آثاری از آب دریا را در سطح باقی بگذارد. به گفته‌ی آن‌ها این برهم‌کنش حتی می‌تواند گاز و احتمالا بخار آب را به همراه ذراتی که می‌تواند حاوی موادی از کف دریا باشد، منتشر کند.
همان‌طور که اروپا کلیپر گرانش و میدان مغناطیسی قمر مشتری را اندازه می‌گیرد، ناهنجاری‌ها در آن مناطق به‌ویژه به‌سمت قطب‌ها، می‌تواند به تأیید فعالیت آتشفشانی پیش‌بینی شده در این مطالعه‌ی اخیر کمک کند.
«رابرت پاپالاردو» (Robert Pappalardo) دانشمند پروژه‌ی اروپا کلیپر از آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا گفت: «چشم‌انداز داشتن فضای داغ و سنگی درونی و وجود آتشفشان‌ها در کف اقیانوس اروپا شانس حیات‌پذیر بودن محیط این قمر را افزایش می‌دهد. شاید بتوانیم این موضوع را با اندازه‌گیری‌های گرانشی و ترکیبی برنامه‌ریزی شده‌ی کاوشگر اروپا کلیپر آزمایش کنیم و این یک چشم‌انداز هیجان‌انگیز است.»
مأموریت اروپا کلیپر
مأموریت‌هایی مانند اروپا کلیپر کمک می‌کنند تا در زمینه‌ی اخترزیست‌شناسی، به پیشبرد تحقیقات میان‌رشته‌ای درباره‌ی متغیرها و شرایط جهان‌های دور که می‌توانند زندگی را آن‌طور که برای ما آشناست، کمک کنند.
در حالی که اروپا کلیپر مأموریتی برای شناسایی حیات نیست، اما شناسایی دقیق اروپا را انجام می‌دهد و بررسی می‌کند که آیا ماه یخی با اقیانوس زیرسطح خود توانایی پشتیبانی از حیات را دارد یا خیر. درک حیات‌پذیر قمر اروپا به دانشمندان کمک می‌کند تا درک بهتری ار چگونگی تکامل حیات روی زمین و پتانسیل یافتن حیات در فراسوی سیاره‌ی ما داشته باشند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از آتشفشان‌های زیر اقیانوس قمر اروپا
Credit: Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz./JHUAPL/Univ. of Colorado
منبع: Phys.Org
