Lodowy księżyc Jowisza odmładza się dzięki ukrytemu oceanowi

Międzynarodowy zespół naukowców z Southwest Research Institute (SWRI) i innych ośrodków badawczych dokonał przełomowego odkrycia dotyczącego Europy, jednego z najbardziej fascynujących księżyców Jowisza. Wykorzystując zaawansowane możliwości teleskopu kosmicznego Jamesa Webba, badacze odkryli niezwykłe procesy zachodzące na lodowej powierzchni tego odległego świata, które wskazują na stałe odnawianie się jego powierzchni dzięki aktywności oceanu ukrytego pod grubą skorupą lodową.

Odkrycie to ma fundamentalne znaczenie dla naszego rozumienia dynamiki lodowych księżyców i potencjalnej habitabilności takich światów. Dr Ujjwal Raut z Southwest Research Institute, który kierował badaniami laboratoryjnymi wspierającymi obserwacje teleskopu Webba, podkreśla rewolucyjny charakter tych ustaleń. Zespół odkrył na powierzchni Europy obszary krystalicznego lodu, co jest całkowicie sprzeczne z dotychczasowymi oczekiwaniami naukowymi.

Europa znajduje się w środowisku ekstremalnie nieprzyjaznym dla zachowania krystalicznych struktur lodu. Księżyc ten jest nieustannie bombardowany intensywnym promieniowaniem w potężnym polu magnetycznym Jowisza. Naładowane cząstki uwięzione w magnetosferze gazowego olbrzyma bombardują powierzchnię z taką siłą, że powinny całkowicie przekształcić cały lód powierzchniowy w stan amorficzny - chaotyczną, nieuporządkowaną formę lodu pozbawioną regularnej struktury krystalicznej.

Jednak obserwacje teleskopu Webba ujawniły coś zupełnie nieoczekiwanego. W różnych regionach powierzchni Europy, szczególnie w obszarze znanym jako Tara Regio, naukowcy zidentyfikowali wyraźne sygnały świeżego, krystalicznego lodu. Ta odkrycie wskazuje na stały dopływ nowego materiału z wnętrza księżyca, który musi być na tyle intensywny, aby przeciwdziałać destrukcyjnemu wpływowi promieniowania kosmicznego.

"Nasze dane wykazały silne wskazówki, że to, co obserwujemy, musi pochodzić z wnętrza, prawdopodobnie z oceanu podpowierzchniowego znajdującego się około 30 kilometrów pod grubą lodową skorupą Europy" - wyjaśnia dr Raut. Region Tary Regio okazał się szczególnie intrygujący ze względu na swój złożony skład chemiczny, który znacznie wykracza poza zwykły lód wodny.

Tara Regio to strefa chaotycznej rzeźby, gdzie powierzchnia Europy wydaje się być stale przekształcana przez procesy geologiczne działające od dołu. W tym rejonie naukowcy wykryli nie tylko krystaliczny lód, ale także fascynujący koktajl związków chemicznych. Analiza spektroskopowa ujawniła obecność chlorku sodu, znanego nam jako zwykła sól kuchenna, która prawdopodobnie pochodzi z wnętrza oceanu Europy. Co więcej, w tym samym regionie zidentyfikowano nadtlenek wodoru oraz dwutlenek węgla.

"Chemia, która się tu dzieje, jest naprawdę dziwna i ekscytująca" - powiedział współautor badania dr Richard Cartwright z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Obecność tych związków w jednym miejscu nie może być przypadkowa i wskazuje na aktywne procesy geochemiczne łączące wnętrze księżyca z jego powierzchnią.

Szczególnie fascynująca jest obecność dwóch różnych izotopów węgla w wykrytym dwutlenku węgla. Oprócz zwykłego węgla-12, naukowcy znaleźli również rzadszy, cięższy izotop węgla-13. "Skąd pochodzi ten izotop węgla-13? Trudno to wyjaśnić, ale wszystkie drogi prowadzą z powrotem do wewnętrznego pochodzenia" - dodaje Cartwright.

Naukowcy proponują dwa główne mechanizmy odpowiedzialne za nieustanne odnawianie powierzchni Europy. Pierwszy polega na emisji ciepłej wody przez struktury przypominające kominy lodowe - geologiczne formacje powstające gdy cieplejsza woda i zawiesiny z głębi przedostają się przez szczeliny w lodowej skorupie. Drugi mechanizm to erupcje gejzerów, które mogą wyrzucać materiał z oceanu podpowierzchniowego bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną.

Źródłem energii napędzającej te procesy są siły pływowe wywierane przez Jowisza oraz rozpad radioaktywny w skalistym jądrze księżyca. Europa, poruszająca się po eliptycznej orbicie wokół gazowego olbrzyma, jest nieustannie ściskana i rozciągana przez zmieniające się siły grawitacyjne.