Τα βασικά σημεία του άρθρου
- Νέες προσομοιώσεις υποδηλώνουν ότι το τεράστιο κέλυφος πάγου της Ευρώπης ενδέχεται να σφραγίζει τον κρυμμένο ωκεανό της πολύ πιο ερμητικά από ό,τι είχαν ποτέ φανταστεί οι επιστήμονες.
- Το νερό που θα αναδυόταν ορμητικά μέσα από τον πάγο θα έχανε θερμότητα τόσο γρήγορα, ώστε τα ρήγματα θα μπορούσαν να φράξουν από πάγο προτού προλάβει να φτάσει σημαντική ποσότητα υγρού κοντά στην επιφάνεια.
- Οι μελλοντικές αποστολές Europa Clipper και JUICE θα δοκιμάσουν τη θεωρία, αλλά η παρουσία υγρού νερού κοντά στην επιφάνεια δεν θα σήμαινε αυτόματα ότι πρόκειται για δείγμα από τον παγκόσμιο ωκεανό της Ευρώπης.
Το σύμπαν κρύβει μυστικά που συχνά ξεπερνούν κάθε φαντασία, και ο δορυφόρος του Δία, η Ευρώπη, βρίσκεται εδώ και χρόνια στο μικροσκόπιο της επιστήμης ως το πιο πιθανό μέρος για την εύρεση εξωγήινης ζωής.
Μέχρι σήμερα, η ελπίδα να εξερευνήσουμε τον κρυμμένο της ωκεανό παρέμενε ζωντανή, όμως τα τελευταία επιστημονικά δεδομένα ανατρέπουν τα πάντα.
Νέες προσομοιώσεις αποκαλύπτουν ότι το ταξίδι προς τα άδυτα αυτού του παγωμένου κόσμου ίσως είναι πολύ πιο δύσκολο από όσο πιστεύαμε. Νέες προσομοιώσεις υποδηλώνουν ότι το τεράστιο κέλυφος πάγου της Ευρώπης ενδέχεται να σφραγίζει τον κρυμμένο ωκεανό της πολύ πιο ερμητικά από ό,τι είχαν ποτέ φανταστεί οι επιστήμονες.
Η Ευρώπη μπορεί να περιέχει περισσότερο υγρό νερό από τη Γη, ωστόσο η πρόσβαση σε αυτό το νερό ίσως αποδειχθεί πολύ πιο δύσκολη από ό,τι ήλπιζαν οι επιστήμονες.
Ένα ανυπέρβλητο τείχος πάγου: Γιατί σβήνουν οι ελπίδες για μια “εύκολη” εξερεύνηση
Νέες προσομοιώσεις υποδηλώνουν ότι το κέλυφος πάγου της Ευρώπης ενδέχεται να μην αποτελεί μια ραγισμένη «πύλη» προς τον κρυμμένο ωκεανό της, αλλά ένα επιβλητικό φράγμα που παγώνει γρήγορα το νερό το οποίο επιχειρεί να διαφύγει.
Η ανακάλυψη αυτή περιπλέκει μια από τις πιο ελκυστικές ιδέες στην πλανητική εξερεύνηση: την πιθανότητα υλικό από τον θαμμένο ωκεανό της Ευρώπης να αναδύεται μέσα από ρήγματα και να συγκεντρώνεται σε αβαθείς θύλακες, ακριβώς κάτω από την επιφάνεια.
Αυτές οι «δεξαμενές» θα προσέφεραν στα διαστημόπλοια έναν πολύ πιο εύκολο τρόπο να εξερευνήσουν τον ωκεανό, χωρίς να χρειαστεί να τρυπήσουν χιλιόμετρα πάγου.
Ωστόσο, μια νέα έρευνα με επικεφαλής τον επιστήμονα του Πανεπιστημίου Rutgers, Lujendra Ojha, υποδεικνύει ότι αυτό το ταξίδι προς τα πάνω είναι σχεδόν αδύνατο υπό ρεαλιστικές συνθήκες.
Το νερό που θα αναδυόταν ορμητικά μέσα από τον πάγο θα έχανε θερμότητα τόσο γρήγορα, ώστε τα ρήγματα θα μπορούσαν να φράξουν από πάγο προτού προλάβει να φτάσει σημαντική ποσότητα υγρού κοντά στην επιφάνεια.
Οι προσομοιώσεις αμφισβητούν μια πολλά υποσχόμενη «παράκαμψη»
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, ο Ojha και οι συνεργάτες του δημιούργησαν ένα μοντέλο για το πώς το νερό του ωκεανού θα μπορούσε να κινηθεί μέσα από στενά ρήγματα στο κέλυφος πάγου της Ευρώπης.
Οι προσομοιώσεις τους συμπεριέλαβαν την τυρβώδη ροή, μια χαοτική μορφή κίνησης των ρευστών την οποία τα προηγούμενα μοντέλα συχνά παρέβλεπαν.
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η άμεση ανταλλαγή υλικού ανάμεσα στον βαθύ ωκεανό και τις αβαθείς περιοχές του πάγου είναι πιθανότατα ελάχιστη.
«Το μυστήριο που θέλαμε να λύσουμε ήταν αν αυτό το ταξίδι είναι όντως εφικτό», δήλωσε ο Ojha, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Γεωλογικών και Πλανητικών Επιστημών της Σχολής Τεχνών και Επιστημών του Πανεπιστημίου Rutgers.
«Μπορεί το υγρό νερό να αναδυθεί από τον βαθύ ωκεανό της Ευρώπης προς την επιφάνεια χωρίς να παγώσει στην πορεία;»
Η απάντηση, σύμφωνα με τους νέους υπολογισμούς, είναι ότι ένα τέτοιο ταξίδι θα ήταν πολύ πιο δύσκολο από ό,τι υπέθεταν οι περισσότεροι μέχρι σήμερα.
«Υπάρχει ένα κέλυφος πάγου, υπάρχει νερό από κάτω, και υπάρχουν όλες αυτές οι εικασίες για το πώς αυτό το νερό μπορεί να έρθει από τα βάθη του υπεδάφους και να φτάσει μέχρι πάνω χωρίς να παγώσει στη διαδρομή», δήλωσε ο Ojha.
«Αυτό ακριβώς είναι που πιστεύουμε ότι καταρρίψαμε».
Γιατί η Ευρώπη έχει σημασία στην αναζήτηση ζωής
Η Ευρώπη θεωρείται ένας από τους κορυφαίους υποψηφίους στο ηλιακό μας σύστημα για τη φιλοξενία ενός δυνητικά κατοικήσιμου περιβάλλοντος.
Τα στοιχεία δείχνουν ότι ένας αλμυρός, παγκόσμιος ωκεανός κρύβεται κάτω από το παγωμένο εξωτερικό της, ο οποίος διατηρείται σε υγρή μορφή εν μέρει χάρη στη θερμότητα που παράγεται καθώς η βαρύτητα του Δία κάμπτει επανειλημμένα το εσωτερικό του δορυφόρου.
Αυτός ο συνδυασμός νερού, χημικών συστατικών και ενέργειας καθιστά την Ευρώπη βασικό στόχο στην αναζήτηση περιβαλλόντων όπου θα μπορούσε να αναπτυχθεί ζωή.
Οι επιστήμονες δεν περιμένουν απαραίτητα από τα διαστημόπλοια να εντοπίσουν ζωντανούς οργανισμούς. Αντίθετα, θέλουν να διαπιστώσουν εάν ο δορυφόρος παρέχει τις βασικές συνθήκες που απαιτεί η βιολογία για να υπάρξει.
Ένας αβαθής θύλακας νερού θα ήταν ιδιαίτερα πολύτιμος, επειδή θα μπορούσε να εντοπιστεί, να μελετηθεί ή ίσως τελικά να ληφθεί δείγμα από αυτόν πολύ πιο εύκολα σε σχέση με τον παγκόσμιο ωκεανό που βρίσκεται θαμμένος σε μεγάλο βάθος.
Ωστόσο, η νέα έρευνα δείχνει ότι ο εντοπισμός υγρού νερού κοντά στην επιφάνεια δεν θα αποδείκνυε ότι οι επιστήμονες απέκτησαν πρόσβαση στον ίδιο τον ωκεανό.
Τέτοιες δεξαμενές ενδέχεται, αντίθετα, να σχηματίζονται τοπικά, όταν η θερμότητα λιώνει τμήματα του κελύφους πάγου.
Αν συμβαίνει αυτό, η χημεία και η ιστορία τους θα μπορούσαν να είναι πολύ διαφορετικές από εκείνες του υποκείμενου ωκεανού.
Το νερό που αναδύθηκε πρόσφατα από τον ωκεανό θα μπορούσε να μεταφέρει άλατα, μέταλλα ή οργανικές ενώσεις από το εσωτερικό της Ευρώπης.
Αντίθετα, το νερό που δημιουργείται από το τοπικό λιώσιμο του πάγου θα αποκάλυπτε περισσότερα για τις διεργασίες στο εσωτερικό του ίδιου του πάγου και ίσως παρείχε μια λιγότερο ολοκληρωμένη εικόνα για τη δυνητική κατοικησιμότητα του δορυφόρου.
Η ηφαιστειακή αναλογία της Γης καταρρίπτεται
Η μελέτη εξέτασε δομές που ονομάζονται «φλέβες» (dikes), δηλαδή στενά ρήγματα γεμάτα με νερό που θεωρητικά θα μπορούσαν να εκτείνονται προς τα πάνω, διαπερνώντας το κέλυφος.
Στη Γη, το μάγμα μπορεί να ανοίξει βίαια ρωγμές στα πετρώματα και να κινηθεί προς την επιφάνεια, τροφοδοτώντας ορισμένες φορές ηφαιστειακές εκρήξεις.
Μια παρόμοια διαδικασία που περιλαμβάνει νερό και πάγο σε παγωμένους κόσμους είναι γνωστή ως κρυοηφαιστειότητα (cryovolcanism).
Ο Ojha δήλωσε ότι αυτή η αναλογία μπορεί να είναι παραπλανητική, επειδή το υγρό νερό που κινείται μέσα στον πάγο συμπεριφέρεται πολύ διαφορετικά από το μάγμα που κινείται μέσα στα πετρώματα.
«Ο πάγος και το υγρό νερό είναι θεμελιωδώς διαφορετικά από τη λάβα και τα ηφαίστεια που βλέπουμε εδώ στη Γη», δήλωσε.
«Πιστεύω ότι λείπουν ορισμένα βασικά στοιχεία της φυσικής εδώ, και γι’ αυτό ήθελα να το εξερευνήσω».
Η τυρβώδης ροή απάγει ταχύτατα τη θερμότητα του νερού
Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που έλειπαν ήταν η τυρβώδης ροή. Τα παλαιότερα μοντέλα αντιμετώπιζαν συχνά το αναδυόμενο νερό ως μια σχετικά ομαλή ροή.
Υπό αυτή την παραδοχή, το νερό θα μπορούσε να διατηρήσει αρκετή θερμότητα ώστε να διανύσει μια σημαντική απόσταση προτού παγώσει.
Οι νέες προσομοιώσεις παρουσίασαν μια πολύ πιο βίαιη εικόνα.
Το νερό που κινείται γρήγορα μέσα από ένα ρήγμα θα υπερχείλιζε, θα στροβιλιζόταν και θα αναμειγνυόταν επανειλημμένα ερχόμενο σε επαφή με τα εξαιρετικά παγωμένα τοιχώματά του.
Αυτή η επαφή θα απορροφούσε τη θερμότητα από το νερό και θα τη μετέφερε στον γύρω πάγο.
«Αυτό το νερό που πρόκειται να ανέβει, θα έχει τυρβώδη ροή», δήλωσε ο Ojha.
«Θα κινείται δεξιά και αριστερά, πάνω και κάτω, θα έχει μια κίνηση στροβιλισμού. Και όταν συμβαίνει αυτό, το υγρό νερό θα ψύχεται πάρα πολύ γρήγορα καθώς πλησιάζει στην επιφάνεια».
Οι παγοκρύσταλλοι θα μπορούσαν να σφραγίσουν τα ρήγματα
Το νερό που ψύχεται ραγδαία θα μπορούσε να υποστεί υπόψυξη, παραμένοντας σε υγρή μορφή ακόμη και όταν η θερμοκρασία του πέσει κάτω από το συνηθισμένο σημείο πήξης.
Στη συνέχεια, θα άρχιζαν να σχηματίζονται μικροσκοπικοί, αιωρούμενοι κρύσταλλοι, γνωστοί ως βελονοειδής πάγος (frazil ice).
Παρόμοιοι κρύσταλλοι μπορούν να εμφανιστούν σε τυρβώδη, παγωμένα νερά στη Γη.
Στο εσωτερικό της Ευρώπης, αυτοί οι κρύσταλλοι θα μπορούσαν να συσσωρευτούν κατά μήκος ενός ρήγματος, να περιορίσουν τη ροή και τελικά να σφραγίσουν το πέρασμα.
Σύμφωνα με τις προσομοιώσεις, τα στενά ρήγματα θα μπορούσαν να παγώσουν και να κλείσουν μέσα σε λίγες ώρες. Τα μεγαλύτερα ανοίγματα θα μπορούσαν να μεταφέρουν περισσότερο νερό σε απλοποιημένα σενάρια, αλλά η τυρβώδη ροή καθιστά ακόμη και αυτές τις διαδρομές πολύ λιγότερο αποτελεσματικές.
Για να μεταφερθεί αρκετό νερό που θα μπορούσε να εξηγήσει ορισμένα χαρακτηριστικά στην επιφάνεια της Ευρώπης, τα ρήγματα θα έπρεπε να είναι απίστευτα μακρά, ασυνήθιστα πολλά, ή και τα δύο.
Το τοπικό λιώσιμο του πάγου λόγω θερμότητας ενδέχεται να προσφέρει μια πιο πιθανή εξήγηση.
Οι παλιρροϊκές κάμψεις, η τριβή ή άλλες πηγές θερμότητας θα μπορούσαν να λιώσουν τον πάγο μέσα στο κέλυφος, δημιουργώντας απομονωμένους θύλακες υγρού, χωρίς να ανοίγουν ένα συνεχές μονοπάτι προς τον ωκεανό.
Το Europa Clipper και το JUICE θα δοκιμάσουν τη θεωρία
Το ερώτημα για το από πού προέρχεται το αβαθές νερό της Ευρώπης θα δοκιμαστεί σύντομα από διαστημόπλοια εξοπλισμένα να εξετάσουν τον δορυφόρο με πρωτοφανή λεπτομέρεια.
Η αποστολή Europa Clipper της NASA εκτοξεύτηκε στις 14 Οκτωβρίου 2024 και αναμένεται να φτάσει στον Δία τον Απρίλιο του 2030, αφού διανύσει περίπου 2,9 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα.
Το διαστημόπλοιο θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Δία και θα πραγματοποιήσει 49 κοντινές διελεύσεις από την Ευρώπη, χρησιμοποιώντας εννέα επιστημονικά όργανα και μια έρευνα βαρύτητας για να μελετήσει τον πάγο, τη σύσταση, τη γεωλογία και το εσωτερικό του δορυφόρου.
Ο Εξερευνητής Παγωμένων Φεγγαριών του Δία (JUICE) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος εκτοξεύτηκε τον Απρίλιο του 2023 και είναι προγραμματισμένο να φτάσει στον Δία τον Ιούλιο του 2031.
Θα εξερευνήσει την Ευρώπη, την Καλλιστώ και τον Γανυμήδη, προτού τελικά τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Γανυμήδη.
Οι μελλοντικές αποστολές πρέπει να ερμηνεύσουν την παρουσία νερού με προσοχή.
Το ραντάρ διείσδυσης πάγου του Europa Clipper θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να εντοπίσουν αβαθείς δεξαμενές και να εξετάσουν το σχήμα, το βάθος, καθώς και τις πιθανές συνδέσεις τους με βαθύτερα στρώματα.
Άλλα όργανα θα χαρτογραφήσουν την επιφάνεια, θα αναλύσουν τη χημεία της και θα αναζητήσουν στοιχεία για το πάχος και τη δομή του κελύφους πάγου.
Ένα σήμα ραντάρ που θα υποδεικνύει την παρουσία υγρού νερού θα αποτελούσε σημαντική ανακάλυψη, αλλά δεν θα σήμαινε αυτόματα ότι πρόκειται για δείγμα από τον παγκόσμιο ωκεανό της Ευρώπης.
«Η εργασία μας υποδηλώνει ότι το κέλυφος πάγου της Ευρώπης ενδέχεται να αποτελεί ένα πολύ πιο ισχυρό φράγμα ανάμεσα στον ωκεανό και την επιφάνεια από ό,τι υπέθεταν μέχρι σήμερα», δήλωσε ο Ojha.
«Αυτό θα βοηθήσει τις μελλοντικές αποστολές να ερμηνεύσουν τα ευρήματά τους και να κατανοήσουν καλύτερα πού πρέπει να αναζητήσουν σημάδια κατοικησιμότητας».