אירופה. אשראי תמונה: נאס"א לחץ להגדלה
התגלית שלירח אירופה של יופיטר ככל הנראה יש אוקיינוס קר ומלוח מתחת לקרום הקפוא והקפוא שלה, העמידה את אירופה ברשימה הקצרה של חפצים במערכת השמש שלנו שאסטרוביולוגים מעוניינים ללמוד בהמשך. בכנס תהליכי מערכת כדור הארץ השנייה בקלגרי, קנדה, נשא רון גרלי, גיאולוג פלנטרי ופרופסור לגיאולוגיה באוניברסיטת מדינת אריזונה בפניקס, אריזונה, את סיכום הידוע על יופיטר ועל ירחיו, ומה שנותר לגלות .
היו שש חלליות שבחנו את מערכת יופיטר. השניים הראשונים היו חלליות פיוניר בשנות השבעים שטסו על ידי מערכת צדק וערכו כמה תצפיות קצרות. אחריו הגיעה החללית וויאג'ר I ו- II, שהעניקה לנו את התצוגות המפורטות הראשונות שלנו על לווייני הגליל. אך רוב המידע שיש לנו הגיע ממשימת גלילאו. לאחרונה, היה חלוץ של חללית קאסיני שעבר על ידי צדק ועשה תצפיות בדרכו לשבתאי, שם היא פועלת כעת. אבל כמעט כל מה שאנחנו יודעים על הגיאולוגיה של מערכת יופיטר, ובמיוחד הלוויינים הגליליים (איו, אירופה, גנימד וקליסטו), הגיעו משליחות גלילאו. גלילאו העניקה לנו שפע של מידע מדהים שאנחנו עדיין בתהליך ניתוח היום.
ישנם ארבעה לוויינים גליליים. האי, הפנימי ביותר, הוא וולקני האובייקט הפעיל ביותר במערכת השמש. הוא שואב את האנרגיה הפנימית שלו מהלחץ הגאות בפנים, כשהוא נדחף בין אירופה לצדק. הגעש הנפיץ שאנחנו רואים שם מרשים מאוד. יש פלומות שנפלטות כ -200 ק"מ (124 מייל) מעל פני השטח. אנו רואים גם געש געשפית בצורה של זרימות לבה המתפרצות על פני השטח. אלה טמפרטורות גבוהות מאוד, זורמים מאוד נוזלים. ב- Io אנו רואים את הזרימות הללו נמשכות מאות קילומטרים על פני השטח.
כל הלוויינים הגליליים נמצאים במסלולי אליפסה, מה שאומר שלפעמים הם קרובים יותר לצדק, בפעמים אחרות הם רחוקים יותר, והם נדחפים על ידי שכניהם. זה מייצר חיכוך פנימי לרמות מספיקות, במקרה של Io, כדי להמיס את הפנים ו"להניע "את הרי הגעש. אותם תהליכים מתרחשים באירופה. ויש אפשרות לגעשי סיליקט שמתרחשים מתחת לקרום הקפוא באירופה.
Ganymede הוא הלוויין הגדול ביותר במערכת השמש. יש לו מעטפת קפואה חיצונית. אנו חושבים שיש בו אוקיינוס תת קרח של מים נוזליים מעל ליבת סיליקט ואולי גרעין מתכתי פנימי קטן. Ganymede עבר תהליכים גיאולוגיים מאז הקמתו. יש לה היסטוריה מורכבת, הנשלטת על ידי תהליכים טקטוניים. אנו רואים שילוב של תכונות ישנות מאוד ותכונות צעירות מאוד. אנו יכולים לראות דפוסי יצור מורכבים על פני השטח החוצים את דפוסי השבר הישנים יותר. פני השטח שברים לבלוקים שהועברו סביב החלק הפנימי, ככל הנראה, נוזלי. אנו רואים גם את היסטוריית ההשפעות המתוארכת מתקופת ההפצצה המוקדמת. פריקת ההיסטוריה הטקטונית של גנימד היא עבודה בתהליך.
קליסטו הוא המרוחק ביותר של הלוויינים הגליליים. גם היא הייתה נתונה להפגזת השפעה, המשקפת את היסטוריית ההאשמה המוקדמת של מערכת השמש בכלל ושל מערכת צדק בפרט. על פני השטח נשלטים מכתשים בכל הגדלים. אבל הופתענו מהעדר לכאורה של מכתשי השפעה זעירים מאוד. אנו רואים מכתשי השפעה זעירים מאוד על שכנתה, גנימד; אנחנו לא רואים אותם בקליסטו. אנו חושבים שיש תהליך כלשהו שמוחק את המכתשים הקטנים - אך רק באזורים נבחרים על הירח. זו תעלומה שלא נפתרה: מה התהליך שמסלק את המכתשים הזעירים באזורים מסוימים, או לחילופין, אולי הם לא היו נוצרים שם מסיבה כלשהי מלכתחילה? שוב, זהו נושא של מחקר מתמשך.
עם זאת, אני רוצה לדבר בעיקר על אירופה. אירופה כגודל הירח של כדור הארץ. זהו בעיקר חפץ סיליקט, אך יש לו מעטפת חיצונית של H2O, שטחה קפוא. נפח המים המכסה את חלקו הפנימי של הסיליקט עולה על כל המים בכדור הארץ. פני המים הקפואים. השאלה היא: מה מתחת לקליפה הקפואה ההיא? האם יש קרח מוצק עד לקרקעית, או שיש אוקיינוס נוזלי? אנו חושבים שיש מים נוזליים מתחת לקרום הקפוא, אך איננו יודעים זאת בוודאות. הרעיונות שלנו מבוססים על מודלים, וכמו כל הדגמים, הם כפופים לעיון נוסף.
הסיבה שאנחנו חושבים שיש אוקיאנוס נוזלי על אירופה היא מהתנהגות השדה המגנטי המושרה סביב אירופה שנמדד על ידי המגנטומטר בגלילאו. ליופיטר שדה מגנטי עצום. זה, בתורו, משרה שדה מגנטי, לא רק באירופה, אלא גם בגנימד וקליסטו. התנהלותו של שדה מגנטי המושרה תואמת את נוכחותו של אוקיינוס נוזלי מלוח מתחת לפני השטח, לא רק על אירופה, אלא גם על גנימד וקליסטו.
אנו יודעים שהמשטח הוא קרח מים. אנו יודעים שישנם רכיבים שאינם קרח, הכוללים מלחים שונים. ואנחנו יודעים שהמשטח עבר עיבוד גיאולוגי: הוא שבר, נרפא ונשבר שוב ושוב. אנו רואים גם מעט מכתשי השפעה על פני השטח. זה מצביע על כך שהמשטח צעיר מבחינה גיאולוגית. אירופה יכולה אפילו להיות פעילה גיאולוגית כיום. תמונות של אזור אחד, בפרט, מציגות משטח שנשבר מאוד. הלוחות הקפואים התפרקו והועברו לתנוחות חדשות. חומר התרחש בין הסדקים, ואז כנראה קפוא, ואנחנו חושבים שזה יכול להיות אחד המקומות שבהם היה חומר מהמרומם, אולי מונע על ידי החימום הגאות והשפל עליו דיברתי קודם.
אנו נוטים לשכוח את היקף הדברים במדעי הפלנטה. אבל הבלוקים הקפואים האלה ענקיים. כשאנחנו חושבים על חקר עתידי, נרצה לרדת על פני השטח ולבצע מדידות מפתח מסוימות. אז עלינו לחשוב על מערכות חלליות שיכולות לנחות בשטח מסוג זה. מכיוון שמקומות אלה עשויים להיות חומר שמקורם מתחת לקרח, הם העדיפות הגבוהה ביותר לחקירה. ובכל זאת, כפי שקורה לעתים קרובות בחקירה פלנטרית, המקומות המעניינים ביותר הם הקשים ביותר להגיע אליהם.
אז מה נרצה לדעת? הראשון והבסיסי ביותר הוא "מושג האוקיאנוס". האם קיימים מים נוזליים או לא? האם מעטפת הקרח עבה או דקה? אם יש שם אוקיינוס, כמה עבה הקרום הקפוא הזה? זה חשוב מאוד לדעת כשאנחנו חושבים לחקור אוקיינוס אפשרי בנוזל באירופה: אם אנחנו רוצים להיכנס לאוקיאנוס, עד כמה עמוק עלינו לעבור את הקרח? מה גיל המשטח? אנו אומרים "צעירים", אבל זה רק מונח יחסי. האם זה אלפי, מאות אלפי, מיליונים, או אפילו מיליארדי שנים? הדגמים מאפשרים התפשטות לא קטנה בגילאים, על בסיס תדירות מכתש ההשפעה. מהן הסביבות שיש היום לטובה לאסטרוביולוגיה? ומה היו הסביבות בעבר? האם הם היו אותו דבר, או האם הם השתנו במהלך הזמן? התשובות לשאלות אלה דורשות נתונים חדשים.
דבר נוסף שמניע את האינטרס שלנו לחקור את לווייני הגליל הוא לנסות להבין את ההיסטוריה הגיאולוגית שלהם. במידה מסוימת, ניתן לקשור את המגוון שאנו רואים, החל מ- Io עד אירופה ועד Ganymede ו- Callisto, לכמות האנרגיה הגאות והשפל המניעה את המערכת. אנרגיה גאות ושפל מקסימאלית מניעה את הגעש הדומיננטי כל כך ב- Io. בקיצוניות השנייה, מעט מאוד אנרגיה של גאות ושפל על קליסטו מביאה לשימור תיעוד מכתש ההשפעה. אירופה וגנימד נמצאים בין שני המקרים הקיצוניים הללו.
שטח השטח הכולל של שלושת הירחים הקפואים של יופיטר (אירופה, גנימד וקליסטו) גדול יותר משטח הפנים של מאדים, ולמעשה, הוא שווה ערך לכל שטח השטח של כדור הארץ. אז כשאנחנו דנים בחקירת הלוויינים הגליליים הקפואים, יש הרבה שטח לכסות.
באשר לחקירה עתידית, הרשו לי לשתף מעט היסטוריה. לפני שלוש שנים הקימה נאס"א את פרויקט פרומתאוס. פרויקט פרומתאוס כולל פיתוח כוח גרעיני והנעה גרעינית, דבר שלא נחשב ברצינות במשך זמן רב. המשימה הראשונה שהועברה בפרויקט פרומתאוס הייתה יופיטר אייסי מונס אורביטר, או ג'ימו. המטרה הייתה לחקור את שלושת הירחים הקפואים בהקשר של מערכת צדק. זה היה פרויקט שאפתני מאוד. ובכן, מוקדם יותר השנה בוטל JIMO. אך נראה כי בשנה הקרובה יהיה אישור למסלול גיאופיזי לאירופה. השלבים הראשונים להעלאת החללית עוברים בחשבון כעת. אירופה היא בעדיפות גבוהה מאוד לחקירה, ובהכרה בעדיפות זו, סביר להניח שמשימה זו תתרחש.
מדוע אנו כל כך מתעניינים באירופה? כשאנחנו מדברים על אסטרוביולוגיה, אנו שוקלים את שלושת המרכיבים לחיים: מים, כימיה נכונה ואנרגיה. נוכחותם לא אומרת שהניצוץ הקסום של החיים התרחש אי פעם, אבל אלה הדברים שלדעתנו נדרשים לכל החיים. וכך, כפי שתיארתי, שלושת הירחים הקפואים של צדק הם יעדים פוטנציאליים. אבל אירופה היא העדיפות הגבוהה ביותר, מכיוון שנראה שיש לה את האנרגיה הפנימית המרבית.
אז כמובן, ראשית נרצה לדעת: האם יש אוקינוס, כן או לא?
ואז, מה התצורה התלת מימדית של הקרום הקפוא? אנו יודעים שאורגניזמים יכולים לחיות בשברים ובסדקים בקרח הארקטי. סביר להניח כי סדקים כאלה קיימים גם באירופה ויכולים להיות גומחות שיש בהן עניין רב לאסטרוביולוגיה.
לאחר מכן אנו רוצים למפות את קומפוזיציות השטח האורגניות והאורגניות. אנו רואים בנתונים הקיימים כיום כי המשטח הטרוגני. זה לא רק קרח טהור על פני השטח. ישנם אזורים שנראים עשירים יותר ברכיבים שאינם קרח מאשר במקומות אחרים. אנו רוצים למפות את החומר הזה.
אנו רוצים גם למפות תכונות שטח מעניינות ולזהות את המקומות החשובים ביותר לחקירה עתידית, כולל נחתים.
ואז אנו רוצים להבין את אירופה בהקשר של סביבת יופיטר. לדוגמה, כיצד משפיעה סביבת הקרינה שמטילה צדק על כימיה פני השטח באירופה?
בסופו של דבר, אנו רוצים לרדת על פני השטח, מכיוון שיש מספר דברים שאנחנו יכולים לעשות רק מהשטח. יש לנו שפע רב של נתונים ממשימת גלילאו, ומקווים שיהיה לנו אפילו יותר ממשימת אירופה הפוטנציאלית, אך מדובר בנתוני חישה מרחוק. בשלב הבא, אנו רוצים להעלות נחת על פני השטח שיכול לבצע כמה מדידות אמת-קרקעית אמתית, בכדי להכניס את נתוני החישה מרחוק להקשר. וכך בתוך הקהילה המדעית, אנו חשים כי המשימה הבאה לאירופה ולמערכת הצדק צריכה להיות חבילה נחתת מסוג כלשהו. אך בין אם זה אכן יקרה ובין אם לא, הישארו מעודכנים!
המקור המקורי: אסטרוביולוגיה של נאס"א
