يوروبا هو أنعم جسم صلب في نظامنا الشمسي ، بفضل غلافه الجليدي السميك. ومع ذلك ، تحت سطحه الخارجي الأملس ، يبدو أن رابع أكبر قمر لكوكب المشتري يحمل أسرارًا ، وهي المحيط العميق المالح مع إمكانات مثيرة للاهتمام للحياة خارج كوكب الأرض.
يجعل هذا المحيط من يوروبا هدفًا رئيسيًا للدراسات العلمية ، بما في ذلك مهمتان مداريتان منفصلتان من المقرر إطلاقهما إلى كوكب المشتري خلال العامين المقبلين.
وبينما سيستغرق وصول أي من المجسين عدة سنوات ، فإن العلماء يسلطون بالفعل الضوء على يوروبا بطرق أخرى ، ويستخلصون المعلومات من ملاحظات التلسكوب ، والتحليقات السابقة من المجسات ، والتجارب المعملية ، والمحاكاة الحاسوبية.
في دراسة جديدةاستخدم باحثون من مختبر الدفع النفاث (JPL) في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في الولايات المتحدة وجامعة هوكايدو في اليابان حواسيب ناسا العملاقة لفحص شذوذ أقل شهرة من أوروبا: لماذا تدور القشرة الجليدية أسرع من الداخل؟
وفقًا لأبحاثهم ، فإن الدوران غير المتزامن للسطح يمكن أن يكون ناتجًا عن تيارات المحيط التي تدفع من الأسفل. يقول المؤلف الرئيسي والباحث في مختبر الدفع النفاث هاميش هاي ، الذي يعمل حاليًا في جامعة أكسفورد ، إنه أمر مثير للدهشة. إنه كشف يمكن أن يقدم أدلة جديدة لما يحدث هناك.
وقال هاي: “قبل ذلك ، كان معروفًا من التجارب المعملية والنمذجة أن تسخين وتبريد المحيط الأوروبي يمكن أن يؤدي إلى تيارات”. قال. “الآن تسلط نتائجنا الضوء على اقتران بين المحيط ودوران القشرة الجليدية التي لم يتم أخذها في الاعتبار من قبل.”
تطفو القشرة الجليدية على محيط يوروبا ، لذا يمكنها الدوران بشكل مستقل عن باقي المحيطات القمر، بما في ذلك المحيطات والداخلية الصخرية والمعدنية. شك العلماء في هذا الأمر لفترة طويلة ، لكن القوى الكامنة وراء دوران القذيفة غامضة.
يوروبا عرضة لانحناء المد والجزر من قبل المشتري ، والتي تتشوه القمر بفضل جاذبيتها القوية. تسبب شد الحبل الهائل هذا في حدوث تصدعات في القشرة الجليدية لأوروبا ومن المحتمل أن تولد بعض الحرارة من الوشاح واللب.
مع الطاقة الحرارية المنبعثة من الاضمحلال الإشعاعي ، يُعتقد أن هذه الحرارة من داخل أوروبا ترتفع عبر المحيط إلى السطح المتجمد مثل وعاء تسخين المياه على الموقد.
بالاقتران مع دوران يوروبا وعوامل أخرى ، يجب أن يعمل هذا التدرج الرأسي في درجة الحرارة على تغذية تيارات المحيط القوية إلى حد ما.
ووفقًا لتقديرات الدراسة ، يمكن أن تكون هذه التيارات قوية بما يكفي لتحريك الغلاف الجليدي العالمي فوق رؤوسنا. لا أحد يعرف بالضبط مدى سماكة القشرة ، لكن التقديرات تختلف من حوالي 15-25 كيلومترا (15 ميلا) سميكة.
بينما كان العلماء يعرفون أن القشرة الجليدية يوروبا ربما كانت تدور من تلقاء نفسها ، فقد ركزوا على تأثير جاذبية المشتري كقوة دافعة.
وأضاف: “بالنسبة لي ، كان من غير المتوقع تمامًا أن يكون ما يحدث في دوران المحيط كافيًا للتأثير على القشرة الجليدية. لقد كانت مفاجأة كبيرة”. قال مؤلف مشارك في الدراسة وعالم مشروع Europa Clipper Robert Pappalardo من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا.
وأضاف: “فكرة أن الشقوق والتلال التي نراها على سطح أوروبا قد تكون مرتبطة بدورة المحيط أدناه – لا يعتقد الجيولوجيون عادة ،” ربما هذا هو المحيط الذي يفعل ذلك “. يضيف.
استخدم الباحثون حواسيب ناسا العملاقة لبناء محاكاة معقدة لمحيط أوروبا ، واستعارة التقنيات التي استخدمت لنمذجة المحيطات على الأرض.
تسمح لهم هذه النماذج بالبحث في تفاصيل دوران المياه فوق أوروبا ، بما في ذلك كيفية تأثر هذه الأنماط بارتفاع حرارة المحيطات وتبريدها.
كان التركيز الرئيسي للدراسة هو السحب ، أو القوة الأفقية للمحيط التي تدفع الجليد فوقه. من خلال تحليل السحب في عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، وجد الباحثون أن تيارات معينة سريعة الحركة يمكن أن تنتج سحبًا كافيًا لتسريع أو إبطاء دوران غلاف أوروبا الجليدي.
على الرغم من أن هذا التأثير يعتمد على سرعة التيارات ، لاحظ الباحثون أن التسخين الداخلي لليوروبا يمكن أن يتغير بمرور الوقت. يمكن أن يؤدي هذا إلى تغيير مماثل في سرعة التيارات المحيطية ، مما يؤدي بدوره إلى دوران القشرة الجليدية بشكل أسرع أو أبطأ.
بالإضافة إلى مساعدتنا في فهم أوروبا ، قد ينطبق هذا البحث أيضًا على عوالم المحيطات الأخرى ، كما يشير الباحثون ، حيث يمكن أن تقدم ميزات السطح أدلة على المياه المخفية أدناه.
وقال هاي “والآن بعد أن عرفنا الاقتران المحتمل للمحيطات الداخلية بأسطح هذه الأجسام ، يمكننا معرفة المزيد عن تاريخها الجيولوجي وكذلك تاريخ أوروبا”. قال.
ESAs مستكشف الأقمار الجليدية لكوكب المشتري من المقرر إطلاق (JUICE) في أبريل 2023 ، لتبدأ رحلتها لدراسة أقمار المحيط الثلاثة الكبيرة لكوكب المشتري: Ganymede و Callisto و Europa.
في نهاية عام 2024 ، تخطط ناسا لإطلاق صاروخ كليبر أوروبا المركبة المدارية ، التي ستؤدي ما يقرب من 50 رحلة طيران قريبة لدراسة إمكانية سكن القمر المحتملة. وفقًا لمؤلفي الدراسة الجديدة ، قد يكون قادرًا حتى على قياس سرعة دوران غلاف يوروبا الجليدي بدقة.
تم نشر الدراسة في JGR Planets.
