مایک سوری، استادیار علوم سیاره‌ای در دانشگاه پردو توضیح می‌دهد که چگونه پرتاب این هفته آژانس فضایی اروپا می‌تواند یکی از مهم‌ترین پرتاب‌های تاریخ اخیر باشد.

در 13 آوریل 2023، آژانس فضایی اروپا قرار است موشکی را با یک فضاپیما به مقصد مشتری پرتاب کند. کاوشگر قمرهای یخی مشتری – یا JUICE – پس از ورود در سال 2031 حداقل سه سال را در قمرهای مشتری سپری خواهد کرد. در اکتبر 2024، ناسا همچنین در حال برنامه ریزی برای پرتاب یک فضاپیمای روباتیک به نام Europa Clipper به قمرهای جووین است که نشان دهنده افزایش علاقه به این قمر است. این مکان های دور، اما جذاب در منظومه شمسی.

من یک دانشمند سیاره‌شناسی هستم که ساختار و تکامل سیارات و قمرهای جامد در منظومه شمسی را مطالعه می‌کنم.

دلایل زیادی وجود دارد که من و همکارانم مشتاقانه منتظر دریافت اطلاعاتی هستیم که JUICE و Europa Clipper امیدوارند در دهه 2030 به زمین بازگردانند. اما شاید هیجان انگیزترین اطلاعات مربوط به آب باشد. سه قمر مشتری – اروپا، گانیمد و کالیستو – میزبان اقیانوس‌های بزرگ و زیرزمینی از آب مایع هستند که می‌توانند حیات را پشتیبانی کنند.

با آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو آشنا شوید

مشتری ده ها قمر دارد. چهار مورد از آنها به طور خاص مورد توجه دانشمندان سیاره‌شناسی است.

آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو، مانند ماه زمین، جهان‌های پیچیده و کروی شکل نسبتاً بزرگی هستند. دو ماموریت قبلی ناسا فضاپیمایی را به دور منظومه مشتری فرستاده و داده های مربوط به این قمرها را جمع آوری کرده اند. ماموریت گالیله از سال 1995 تا 2003 به دور مشتری چرخید و منجر به اکتشافات زمین شناسی در هر چهار قمر بزرگ شد. ماموریت جونو همچنان در حال گردش به دور مشتری است و دید بی سابقه ای از ترکیب، ساختار و محیط فضایی مشتری را در اختیار دانشمندان قرار داده است.

این مأموریت‌ها و مشاهدات دیگر نشان داد که آیو، نزدیک‌ترین سیاره از چهار سیاره به سیاره میزبان خود، پر از فعالیت‌های زمین‌شناسی، از جمله دریاچه‌های گدازه، فوران‌های آتشفشانی و کوه‌هایی است که از نظر تکتونیکی تشکیل شده‌اند. اما این مکان محل نگهداری مقادیر زیادی آب نیست.

در مقابل، اروپا، گانیمد و کالیستو دارای مناظر یخی هستند. سطح اروپا یک سرزمین عجایب یخ زده با تاریخچه ای جوان اما پیچیده است که احتمالاً شامل آنالوگ های یخی از تکتونیک صفحه و آتشفشان ها است. گانیمد، بزرگترین قمر در کل منظومه شمسی، بزرگتر از عطارد است و میدان مغناطیسی خود را دارد که در داخل از یک هسته فلزی مایع ایجاد می شود. کالیستو در مقایسه با سایرین تا حدودی بی اثر به نظر می رسد، اما به عنوان یک کپسول زمانی ارزشمند از گذشته باستانی عمل می کند که دیگر در سطوح جوان اروپا و آیو قابل دسترسی نیست.

هیجان انگیزتر از همه: اروپا، گانیمد و کالیستو تقریباً مطمئناً اقیانوس های زیرزمینی آب مایع دارند.

دنیاهای اقیانوسی

اروپا، گانیمد و کالیستو سطوح سردی دارند که صدها درجه زیر صفر است. در این دماها، یخ مانند سنگ جامد رفتار می کند.

اما درست مانند زمین، هرچه در این قمرها به زیر زمین بروید، گرمتر می شود. به اندازه کافی پایین بروید و در نهایت به دمایی می رسید که یخ به آب تبدیل می شود. اینکه این انتقال دقیقا تا چه اندازه در هر یک از قمرها رخ می دهد موضوع بحثی است که دانشمندان امیدوارند با JUICE و Europa Clipper حل کنند. در حالی که اعماق دقیق هنوز نامشخص است، دانشمندان اطمینان دارند که این اقیانوس ها وجود دارند.

بهترین شواهد این اقیانوس ها از میدان مغناطیسی مشتری می آید. آب شور رسانای الکتریکی است. بنابراین همانطور که این قمرها در میدان مغناطیسی مشتری حرکت می کنند، یک میدان مغناطیسی ثانویه و کوچکتر ایجاد می کنند که به محققان وجود اقیانوس زیرزمینی را نشان می دهد. دانشمندان سیاره‌شناسی با استفاده از این تکنیک توانسته‌اند نشان دهند که این سه قمر دارای اقیانوس‌های زیرزمینی هستند. و این اقیانوس‌ها کوچک نیستند – اقیانوس اروپا به تنهایی ممکن است بیش از دو برابر کل اقیانوس‌های زمین روی هم داشته باشد.

سوال واضح و وسوسه‌انگیز بعدی این است که آیا این اقیانوس‌ها می‌توانند حیات فرازمینی را پشتیبانی کنند یا خیر. آب مایع بخش مهمی از چیزی است که یک دنیای قابل سکونت را ایجاد می کند، اما به دور از تنها نیاز برای زندگی است. زندگی همچنین برای شکوفایی به انرژی و ترکیبات شیمیایی خاصی علاوه بر آب نیاز دارد. از آنجایی که این اقیانوس‌ها در زیر مایل‌ها یخ جامد پنهان شده‌اند، نور خورشید و فتوسنتز خارج می‌شوند. اما این امکان وجود دارد که منابع دیگر بتوانند مواد لازم را فراهم کنند.

به عنوان مثال، در اروپا، اقیانوس آب مایع یک فضای داخلی سنگی را پوشانده است. این بستر صخره ای می تواند انرژی و مواد شیمیایی را از طریق آتشفشان های زیر آب تامین کند که می تواند اقیانوس اروپا را قابل سکونت کند. اما این امکان نیز وجود دارد که اقیانوس اروپا مکانی استریل و غیرقابل مهمان‌پذیر باشد – دانشمندان برای پاسخ به این سؤالات به داده‌های بیشتری نیاز دارند.

ماموریت های آینده از سوی ESA و ناسا

JUICE و Europa Clipper به منظور ارائه اطلاعات تغییر دهنده بازی در مورد قابلیت سکونت قمرهای مشتری به دانشمندان راه اندازی شده اند. در حالی که هر دو ماموریت داده‌های مربوط به قمرهای متعدد را جمع‌آوری می‌کنند، JUICE زمانی را صرف چرخش و تمرکز بر روی گانیمد می‌کند، و Europa Clipper ده‌ها پرواز نزدیک از اروپا را انجام خواهد داد.

هر دو فضاپیما مجموعه ای از ابزارهای علمی را حمل خواهند کرد که به طور خاص برای بررسی اقیانوس ها ساخته شده اند. رادار داخلی به JUICE و Europa Clipper اجازه می دهد تا در لایه های بیرونی یخ جامد قمرها کاوش کنند. رادار می تواند هر محفظه کوچکی از آب مایع را در یخ نشان دهد، یا در مورد اروپا، که لایه یخی بیرونی نازک تری نسبت به گانیمد و کالیستو دارد، امیدواریم اقیانوس بزرگتر را شناسایی کند.

مغناطیس‌سنج‌ها نیز در هر دو ماموریت خواهند بود. این ابزارها به دانشمندان این فرصت را می‌دهند که میدان‌های مغناطیسی ثانویه حاصل از برهمکنش اقیانوس‌های رسانا با میدان مشتری را با جزئیات زیاد مطالعه کنند و امیدواریم سرنخ‌هایی از شوری و حجم اقیانوس‌ها به محققان بدهد.

دانشمندان همچنین با ردیابی حرکات ظریف در مدار هر دو فضاپیما، تغییرات کوچکی را در کشش گرانشی قمرها مشاهده خواهند کرد، که می‌تواند به تعیین اینکه آیا کف دریای اروپا دارای آتشفشان‌هایی است که انرژی و مواد شیمیایی مورد نیاز اقیانوس را برای حمایت از حیات فراهم می‌کند یا خیر، کمک کند.

در نهایت، هر دو سفینه دارای مجموعه‌ای از دوربین‌ها و حسگرهای نور هستند که تصاویر بی‌سابقه‌ای از زمین‌شناسی و ترکیب سطوح یخی قمرها ارائه می‌کنند.

شاید یک روز، یک فضاپیما بتواند مایل ها یخ جامد را در اروپا، گانیمد یا کالیستو حفاری کند و اقیانوس ها را مستقیماً کشف کند. تا آن زمان، مشاهدات از فضاپیماهایی مانند JUICE و Europa Clipper بهترین گزینه دانشمندان برای یادگیری در مورد این دنیاهای اقیانوسی است.

هنگامی که گالیله این قمرها را در سال 1609 کشف کرد، آنها اولین اجرام شناخته شده ای بودند که مستقیماً به دور سیاره دیگری می چرخیدند. کشف آنها آخرین میخ بر تابوت این نظریه بود که زمین – و بشریت – در مرکز جهان قرار دارند. شاید این دنیاها سورپرایز فروتنانه دیگری در انتظارشان باشد.

مایک سوری، استادیار علوم سیاره‌ای، دانشگاه پردو

این مقاله از The Conversation تحت مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.