يعتقد العلماء أنهم تمكنوا من حل لغز الغطاء الجليدي الغريب في أوروبا: تنبيه علمي

يوروبا هو أنعم جسم صلب في نظامنا الشمسي ، بفضل جليده الكثيف. ومع ذلك ، تحت سطحه الخارجي الأملس ، يبدو أن رابع أكبر قمر لكوكب المشتري يحمل أسرارًا – وبالتحديد محيط عميق ومالح مع إمكانات مثيرة للاهتمام للحياة الفضائية.

يجعل هذا المحيط من يوروبا هدفًا رئيسيًا للاستكشاف العلمي ، بما في ذلك مهمتان مداريتان منفصلتان إلى كوكب المشتري في العامين المقبلين.

على الرغم من أن المسبار يبعد سنوات ، إلا أن العلماء يسلطون الضوء بالفعل على أوروبا بطرق أخرى ، ويستخلصون رؤى من ملاحظات التلسكوب ، والتحليقات السابقة للمسبار ، والتجارب المعملية ، والمحاكاة الحاسوبية.

في دراسة جديدةاستخدم الباحثون في مختبر الدفع النفاث (JPL) في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في الولايات المتحدة وجامعة هوكايدو في اليابان حواسيب ناسا العملاقة للتحقيق في غرابة أقل شهرة في أوروبا: لماذا يدور الجزء الداخلي الجليدي بشكل أسرع؟

وفقًا لأبحاثهم ، فإن الدوران غير المتجانس للسطح قد يكون ناتجًا عن تيارات المحيط التي تدفع من الأسفل. يشرح هاميش هاي ، المؤلف الرئيسي والباحث في مختبر الدفع النفاث في جامعة أكسفورد ، أنه اكتشاف كبير. إنه كشف يمكن أن يقدم أدلة جديدة حول ما يحدث هناك.

قال هاي: “في السابق ، كان معروفًا من خلال التجارب المعملية والنمذجة أن تسخين وتبريد محيط يوروبا يمكن أن يقود التيارات”. هو يقول. “تسلط نتائجنا الضوء الآن على وجود صلة بين المحيط ودوران الغطاء الجليدي لم يتم النظر فيه من قبل.”

يطفو الجليد في محيط أوروبا ، لذا فهو يدور بشكل مستقل عن الباقي. القمر، بما في ذلك المحيط والداخل الصخري واللب المعدني. لطالما اشتبه العلماء في هذا ، لكن القوى التي تحرك دوران القذيفة غامضة.

يتعرض أوروبا لانحناء المد والجزر من قبل المشتري ، والذي يتدهور القمر من خلال جاذبيتها القوية. يتسبب هذا السحب الهائل في حدوث تصدعات في الصفائح الجليدية في أوروبا ويخلق جزءًا من الوشاح والحرارة الأساسية.

إلى جانب الطاقة الحرارية المنبعثة من الاضمحلال الإشعاعي ، يُعتقد أن هذه الحرارة من داخل أوروبا ترتفع عبر المحيط نحو السطح المتجمد مثل وعاء تسخين الماء على موقد.

بالاقتران مع دوران يوروبا وعوامل أخرى ، يجب أن يغذي التدرج الرأسي لدرجة الحرارة بعض التيارات البحرية القوية.

وفقًا لتقديرات الدراسة ، يمكن أن تكون هذه التيارات قوية بما يكفي لتحريك الغطاء الجليدي العالمي إلى أعلى. لا أحد يعرف بالضبط مدى ثخانة القشرة ، لكن التقديرات تقريبية من 15 إلى 25 كيلومترًا (15 ميلاً).

على الرغم من أن العلماء كانوا يعرفون أن لب الجليد يوروبا يدور من تلقاء نفسه ، إلا أن تأثير جاذبية المشتري هو القوة الدافعة.

“بالنسبة لي ، لم يكن متوقعًا تمامًا أن ما كان يحدث في دوران المحيط سيكون كافيًا للتأثير على الصفائح الجليدية. كانت تلك مفاجأة كبيرة ،” هو يقول شارك في الدراسة وعالم مشروع Europa Clipper Robert Pappalardo من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا.

“فكرة أن الشقوق والتلال التي نراها على سطح يوروبا يمكن ربطها بدورة المحيط في الأسفل – لا يعتقد الجيولوجيون عادة ،” ربما فعل المحيط ذلك. ” يضيف.

استخدم الباحثون حواسيب ناسا العملاقة لإنشاء محاكاة معقدة لمحيطات أوروبا ، واستعارة التقنيات المستخدمة لنمذجة المحيطات على الأرض.

تسمح لنا هذه النماذج بالتعمق أكثر في تفاصيل دورة المياه في أوروبا ، بما في ذلك كيفية تأثر هذه الأنماط بارتفاع حرارة المحيطات وتبريدها.

التركيز الرئيسي للدراسة هو السحب ، أو القوة الأفقية للمحيط التي تدفع الجليد لأعلى. من خلال تحليل السحب في عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، وجد الباحثون أن بعض التيارات السريعة يمكن أن تخلق سحبًا كافيًا لتسريع أو إبطاء دوران الصفائح الجليدية في أوروبا.

على الرغم من أن هذا التأثير يعتمد على سرعة التيارات ، لاحظ الباحثون أن درجة حرارة أوروبا الداخلية قد تختلف بمرور الوقت. يؤدي هذا إلى اختلاف مماثل في سرعة التيارات المحيطية ، مما يؤدي بدوره إلى دوران أسرع أو أبطأ للغطاء الجليدي.

بالإضافة إلى المساعدة في فهم أوروبا ، فإن البحث ينطبق أيضًا على عوالم المحيطات الأخرى ، كما يشير الباحثون ، حيث قد توفر ميزات السطح أدلة حول المياه المخفية أدناه.

وقال هاي: “الآن بعد أن علمنا بالصلة المحتملة للمحيطات الداخلية بأسطح هذه الأجسام ، يمكننا معرفة المزيد عن تواريخها الجيولوجية وتاريخ أوروبا”. هو يقول.

من وكالة الفضاء الأوروبية جوبيتر إيك مستكشف الأقمار (JUICE) من المقرر أن تنطلق في أبريل 2023 وتبدأ مهمة لدراسة أكبر ثلاثة أقمار كوكب المشتري التي تحمل المحيط: Ganymede و Callisto و Europa.

في أواخر عام 2024 ، تخطط ناسا لإطلاقه يوروبا كليبر المركبة المدارية ، التي ستنطلق ما يقرب من 50 رحلة طيران قريبة للتحقيق في إمكانية سكن القمر. وفقًا لمؤلفي الدراسة الجديدة ، من الممكن قياس سرعة دوران الصفيحة الجليدية في أوروبا بدقة.

تم نشر الدراسة في JGR Planets.