يُعد قمر كوكب المشتري يوروبا ، وهو عالم شاسع به محيط جليدي شاسع ، أحد أفضل المرشحين لإيواء الحياة في مكان آخر في النظام الشمسي. ناسا لديها يعتبر إرسال المسبار على سطح القمر لمعرفة ما إذا كان الجليد يحتوي على مواد كيميائية تشير إلى وجود الحياة ، ولكن هذا المشروع لا يزال في مرحلة التقييم.
وثيقة صدرت يوم الاثنين توضح ما ستحتاجه هذه البعثة للحصول على فرصة جيدة للعثور على هذه المواد الكيميائية. لاكتشاف مادة عذراء ، سيحتاج المسبار إلى حمل مثقاب قادر على النزول على الأقل مترًا تحت سطح القمر.
إعادة تشكيل السطح
إن ضغوط الجاذبية التي يمارسها كوكب المشتري وأقماره الكبيرة الأخرى على أوروبا هي مصدر الطاقة التي تحتوي على بعض المياه السائلة للقمر. لكن الجزء السائل من أوروبا – الذي يُعتقد أنه محيط بحجم القمر – يقع على عمق عشرات الكيلومترات تحت الجليد على سطح القمر. لذا فإن اكتشاف دليل على الحياة ليس مسألة نظر من المدار.
ومع ذلك ، يأمل الباحثون أن ينتهي هذا الدليل في النهاية حيث يمكننا دراسته. هناك مؤشرات على أن أوروبا تم إعادة تشكيل السطح من خلال عملية مشابهة لتكتونية الصفائح ، ولدينا دليل على ذلك يمكن أن تخترق السخانات آيس كريم أوروبي. يمكن لهذه العمليات أن تجلب المواد من أعماق القمر إلى سطحه ، تحمل إما كائنات حية أو مواد كيميائية مرتبطة بها.
إحدى المشكلات التي تواجه أي مركبة هبوط هي ما يحدث بعد وصول المواد إلى هناك. تتعرض المنطقة القريبة من كوكب المشتري لإشعاع شديد بسبب الحقول المغناطيسية للكوكب العملاق. بالإضافة إلى التدمير الفوري لجميع الكائنات الحية التي نجت من نقص الغلاف الجوي على السطح ، فإن الإشعاع من شأنه أن يحول المواد الكيميائية كيميائيًا بمرور الوقت. سنجد صعوبة في تفسير خليط من المواد الكيميائية العضوية بدلاً من شيء يمكننا ربطه بوضوح بالحياة.
سيكون الحل الواضح هو النظر تحت السطح ، لأن الجليد يحمي المواد إذا كانت عميقة بدرجة كافية. لكن هذه ليست حماية مضمونة ، لأن سطح أوروبا مهتاج أيضًا بالتأثيرات التي ، في غياب الغلاف الجوي ، لا تواجه مشكلة في لمس السطح مباشرة.
للحصول على فرصة جيدة للعثور على المواد الكيميائية التي تعكس البيئة المائية للقمر ، سنحتاج إلى الحفر أو الحفر تحت عمق الإشعاع السطحي والعمق المحتمل بسبب التأثيرات.
ما هو العمق الكافي
تستكشف المقالة الجديدة مدى العمق الذي سنحتاجه للحفر. إذا كان من الضروري فقط النزول تحت النقطة التي سيصل إليها الإشعاع ، فسيكون ذلك كافياً لحفر بضعة سنتيمترات. ركز الباحثون الأربعة ، وجميعهم من مؤسسات مقرها الولايات المتحدة ، على ما إذا كانت التأثيرات ستزعج السطح بما يكفي لإجبارنا على الحفر بشكل أعمق.
يمكن نمذجة العملية ، التي تسمى تأثير البستنة. للقيام بذلك ، نحتاج إلى معرفة بعض خصائص السطح المتأثر (الجليد ، في هذه الحالة) ، وتكرار التأثيرات ، وحجم تلك التأثيرات. باستخدام هذه المعلومات ، يمكننا تحديد معدل التأثير التراكمي بمرور الوقت. يمكننا أيضًا أن نعرض أنفسنا للأمام إلى نقطة يصل فيها النظام إلى التوازن وتختفي الحفر من السطح المملوء بالحطام بنفس التردد الذي تتولد فيه.
النموذج معقد بسبب حقيقة أن التأثيرات الأكبر تنفث حطامًا صغيرًا مما يؤدي أيضًا إلى إحداث تأثيرات مع عودة المادة إلى سطح القمر ، ولكن يمكن أيضًا أخذ هذا التموج في الاعتبار.
أخيرًا ، من الضروري تقدير تواتر التأثيرات وحجم التأثيرات. تم استخدام اثنين بشكل شائع في الأدبيات: أحدهما يعتمد على تعداد فوهة البركان باستخدام بيانات من مركبة جاليليو المدارية ، والثاني تم تطويره من خلال عدد تأثير البرق. اختار الباحثون استخدام كليهما ، وبناء نماذج منفصلة لكل منهما. في النهاية ، أنتجوا نتائج مماثلة تمامًا.
في أوروبا ، أدى تأثير البستنة إلى تقليب السطح إلى متوسط عمق يبلغ حوالي 30 سم. أي شيء أقرب إلى السطح من ذلك تعرض في وقت أو آخر لإشعاع كافٍ لتحويل أي مادة تحتويه كيميائيًا.
العالم القديم
لكن أوروبا كانت موجودة منذ أكثر من 4 مليارات سنة ، وهناك الكثير من المؤشرات على أن بعض أجزاء سطحها أحدث ، وأخرى أقدم. في جميع الاحتمالات ، كان القليل من سطح أوروبا في مكانه خلال هذه الفترة بأكملها. بشكل ملموس ، إذا افترضنا أنه يمكننا وضع مسبار في إحدى المناطق الأحدث ، فإن فرص العثور على مادة عذراء قد تغيرت. بالنسبة إلى مكان ظل على السطح منذ 10 ملايين سنة ، يقدر الباحثون أن التعمق أكثر من متر يضمن أن المواد التي نجدها لم تتعرض للإشعاع.
لزيادة فرص نجاح المهمة ، سنحتاج إلى التركيز على مجالات حديثة نسبيًا. لاحظ الباحثون أيضًا أن القصف الإشعاعي لا يضرب أوروبا بالتساوي ، لذلك يمكننا أيضًا استهداف مناطق ذات تعرض منخفض للإشعاع. ولكن حتى مع هذه الفوائد ، سيتعين علينا جلب التكنولوجيا التي ستسمح لنا بالحفر بشكل أعمق مما فعلناه على أي جسم آخر غير الأرض.
علم الفلك في الطبيعة ، 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01393-1 (حول DOIs).
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”