اخبار فوری در جستجوی حیات فرازمینی: شواهدی از آب در نزدیکی سطح اروپا

توضیح در مورد شکل گیری ویژگی های فراوان در اروپا نویدبخش جستجوی حیات فرازمینی است.

قمر مشتری اروپا نامزد اصلی حیات فرازمینی در منظومه شمسی است و دانشمندان برای دهه‌ها مجذوب اقیانوس عمیق آب شور آن بوده‌اند. با این حال، در یک پوسته یخی قرار دارد که ضخامت آن می تواند مایل ها تا ده ها مایل باشد و نمونه برداری از آن را به یک کار دشوار تبدیل می کند. شواهد فزاینده نشان می دهد که پوسته یخی بیشتر یک سیستم پویا است تا یک مانع – و یک سایت اختر زیست شناسی با قابلیت سکونت در نوع خود است.

مشاهدات راداری یخ‌نفوذ که شکل‌گیری یک ویژگی «برآمدگی دوگانه» را در گرینلند نشان می‌دهد، نشان می‌دهد که پوسته یخی اروپا ممکن است دارای حفره‌های آب فراوانی در زیر ویژگی‌های مشابهی باشد که در سطح رایج است. این یافته ها که (19 آوریل 2022) در مجله Nature Communications منتشر شد، ممکن است برای شناسایی محیط های بالقوه قابل سکونت (حیات فرازمینی) در خارج از ماه جووین قانع کننده باشد.

داستین شرودر، نویسنده ارشد این مطالعه گفت:

از آنجایی که به سطح نزدیک‌تر است، جایی که مواد شیمیایی جالبی را از فضا، قمرهای دیگر، و آتشفشان‌های آیو را یافت می‌کنید، این احتمال وجود دارد که اگر حفره‌هایی از آب در پوسته وجود داشته باشد، وجود زندگی محتمل خواهد بود، اگر مکانیسمی که ما در گرینلند می بینیم این است که چگونه این اتفاقات در اروپا رخ می دهد، نشان می دهد که همه جا آب وجود دارد.

داده‌های راداری نافذ یخ از گرینلند نشان می‌دهد که حفره‌های آب کم عمق ممکن است در پوسته یخی اروپا رایج باشد و پتانسیل تشخیص نشانه‌های قابلیت سکونت در نزدیکی سطح قمر مشتری را افزایش دهد.

آنالوگ زمینی

روی زمین، محققان مناطق قطبی را با استفاده از ابزارهای ژئوفیزیکی هوابرد تجزیه و تحلیل می‌کنند تا بفهمند رشد و عقب‌نشینی صفحات یخی چگونه می‌تواند بر افزایش سطح دریا تأثیر بگذارد. بیشتر این منطقه مورد مطالعه در خشکی رخ می دهد، جایی که جریان صفحات یخی در معرض هیدرولوژی پیچیده است – مانند دریاچه های زیر یخبندان پویا، حوضچه های ذوب سطحی، و مجراهای زهکشی فصلی – که به عدم قطعیت در پیش بینی های سطح دریا کمک می کند.

از آنجایی که یک زیرسطحی مستقر در خشکی با اقیانوس زیرسطحی آب مایع اروپا بسیار متفاوت است، نویسندگان همکار از زمانی که در طی ارائه یک گروه آزمایشگاهی در مورد اروپا، متوجه شدند که سازندهای ماه یخی بسیار شبیه به یک ویژگی جزئی هستند، شگفت زده شدند. روی سطح ورقه یخی گرینلند – ورقه یخی که گروه به تفصیل آن را مطالعه کرده است.

شرودر گفت:

ما در حال کار بر روی چیزی کاملاً متفاوت در رابطه با تغییرات آب و هوایی و تأثیر آن بر سطح گرینلند بودیم که این برجستگی‌های دوگانه کوچک را دیدیم – و توانستیم ببینیم که برآمدگی‌ها از «یخ تشکیل نشده» به «یخ تشکیل شده» تبدیل می‌شوند.

پس از بررسی بیشتر، آنها دریافتند که تاج “M” شکل در گرینلند که به عنوان پشته دوگانه شناخته می شود، می تواند نسخه ای مینیاتوری از برجسته ترین ویژگی در اروپا باشد.

برجسته و رایج

برآمدگی های دوگانه در اروپا به صورت شکاف های چشمگیر در سطح یخی ماه ظاهر می شوند، با تاج هایی که به 1000 فوت می رسند، که توسط دره هایی به عرض نیم مایل از هم جدا شده اند. دانشمندان از زمانی که از سطح ماه توسط فضاپیمای گالیله در دهه 1990 عکسبرداری شد، در مورد این ویژگی ها اطلاع داشتند، اما نتوانستند توضیح قطعی در مورد چگونگی شکل گیری آنها داشته باشند.

از طریق تجزیه و تحلیل داده‌های ارتفاع سطح و رادار نفوذگر یخ جمع‌آوری‌شده از سال 2015 تا 2017 توسط عملیات پل یخی ناسا، محققان نشان دادند که چگونه برآمدگی دوگانه در شمال غربی گرینلند زمانی که یخ در اطراف یک حفره از آب مایع تحت فشار که در حال یخ زدن مجدد بود، ایجاد شد. ورقه یخی، که باعث می شود دو قله به شکل مشخص بالا بروند.

رایلی کولبرگ، نویسنده این مطالعه، دانشجوی دکترای مهندسی برق در استنفورد، می‌گوید:

در گرینلند، این برآمدگی دوتایی در مکانی شکل گرفت که آب از دریاچه‌ها و نهرها اغلب به سطح نزدیک می‌ریزد و دوباره یخ می‌زند. یکی از راه‌هایی که می‌تواند حفره‌های آب کم‌عمق مشابهی در اروپا ایجاد شود، ممکن است از طریق آب اقیانوس زیرسطحی باشد که از طریق شکستگی‌ها به داخل پوسته یخی منتقل می‌شود – و این نشان می‌دهد که ممکن است مقدار معقولی تبادل در داخل پوسته یخی اتفاق بیفتد.

پیچیدگی گلوله برفی

به نظر می رسد پوسته اروپا به جای اینکه مانند یک بلوک یخ بی اثر رفتار کند، تحت انواع فرآیندهای زمین شناسی و هیدرولوژیکی قرار می گیرد – ایده ای که توسط این مطالعه و دیگران پشتیبانی می شود، از جمله شواهدی از توده های آب که به سطح فوران می کنند. یک پوسته یخی پویا از قابلیت سکونت پشتیبانی می کند زیرا تبادل بین اقیانوس زیرسطحی و مواد مغذی از اجرام آسمانی همسایه انباشته شده در سطح را تسهیل می کند.

گرگور اشتاینبروگ، دانشمند سیاره‌شناسی، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت:

بشر بیش از 20 سال است که این برجستگی‌های دوتایی را مطالعه می‌کند، اما این اولین باری است که ما واقعاً توانستیم چیزی مشابه روی زمین را تماشا کنیم و ببینیم که طبیعت جادوی خود را انجام می‌دهد. در آزمایشگاه رانش جت ناسا (JPL) که کار بر روی این پروژه را به عنوان محقق فوق دکترا در استنفورد آغاز کرد. ما در حال برداشتن گامی بسیار بزرگتر در جهت درک فرآیندهایی هستیم که در واقع بر فیزیک و پویایی پوسته یخی اروپا تسلط دارند.

نویسندگان همکار توضیح خود را در مورد چگونگی شکل گیری برجستگی های دوتایی بسیار پیچیده گفتند که نمی توانستند آن را بدون آنالوگ روی زمین تصور کنند.

شرودر گفت:

مکانیسمی که ما در این مقاله ارائه کردیم تقریباً بیش از حد جسورانه و پیچیده بود که نمی‌توانستیم مشابه آن را در گرینلند ببینیم.

این یافته‌ها محققان را به امضای راداری مجهز می‌کند تا سریعاً این فرآیند تشکیل برآمدگی دوگانه را با استفاده از رادار یخ‌نفوذ که از جمله ابزارهایی است که برای کاوش اروپا از فضا برنامه‌ریزی شده است، شناسایی کنند.

اروپا کوچکترین قمر از چهار قمر گالیله ای مشتری و ششمین قمر نزدیک به سیاره از 80 قمر شناخته شده مشتری است (این قمر همیشه برای حیات فرازمینی مورد توجه محققین بوده است). همچنین ششمین قمر بزرگ منظومه شمسی است. گالیله اروپا را در سال 1610 کشف کرد و آن را به افتخار اروپا، مادر فنیقی پادشاه مینوس کرت و معشوقه زئوس (معادل یونانی خدای رومی مشتری) نامگذاری کرد.

مرجع: “تشکیل خط الراس دوگانه بر روی آستانه های آب کم عمق در قمر مشتری اروپا” 19 آوریل 2022، Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-29458-3

شرودر همچنین یکی از اعضای هیئت علمی مؤسسه هوش مصنوعی انسان محور (HAI)، دانشیار مهندسی برق و یکی از همکاران مرکز، با حسن نیت، در موسسه محیط زیست استانفورد وودز است.

این تحقیق توسط یک فلوشیپ فارغ التحصیل علوم و مهندسی دفاع ملی و تا حدی توسط ناسا Grant NNX16AJ95G و NSF Grant 1745137 پشتیبانی شده است.