Webb znajduje źródło węgla na powierzchni księżyca Jowisza, Europy

Księżyc Jowisza, Europa, jest jednym z niewielu światów w naszym Układzie Słonecznym, które mogą potencjalnie zawierać warunki odpowiednie do życia. Poprzednie badania wykazały, że pod skorupą lodu wodnego leży słony ocean ciekłej wody ze skalistym dnem morskim. Jednak planetolodzy nie potwierdzili, czy ocean ten zawiera substancje chemiczne potrzebne do życia, w szczególności węgiel.

Astronomowie korzystający z danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba zidentyfikowali dwutlenek węgla w określonym regionie na lodowej powierzchni Europy. Analiza wskazuje, że ten węgiel prawdopodobnie pochodzi z podpowierzchniowego oceanu i nie został dostarczony przez meteoryty lub inne źródła zewnętrzne. Co więcej, został zdeponowany w geologicznie niedawnej skali czasowej. Odkrycie to ma ważne implikacje dla potencjalnej zdatności oceanu Europy do zamieszkania.

Na Ziemi życie lubi różnorodność chemiczną – im więcej różnorodności, tym lepiej. Jesteśmy życiem opartym na węglu. Zrozumienie chemii oceanu na Europie pomoże nam ustalić, czy jest on wrogi życiu, jakie znamy, czy też może być dobrym miejscem do życia.powiedział Geronimo Villanueva z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland, główny autor jednego z dwóch niezależnych artykułów opisujących odkrycia.

Teraz uważamy, że mamy dowody obserwacyjne na to, że węgiel, który widzimy na powierzchni Europy, pochodzi z oceanu. To nie jest trywialna rzecz. Węgiel jest biologicznie niezbędnym pierwiastkiem.dodała Samantha Trumbo z Cornell University w Ithaca w stanie Nowy Jork, główna autorka drugiego artykułu analizującego te dane.

NASA planuje uruchomienie Statek kosmiczny Europa Clipper, która wykona dziesiątki bliskich przelotów w pobliżu Europy w celu dalszego zbadania, czy może ona mieć warunki odpowiednie do życia, w październiku 2024 r.

Połączenie powierzchnia-ocean

Webb odkrył, że na powierzchni Europy dwutlenek węgla występuje najobficiej w regionie zwanym Tara Regio – geologicznie młodym obszarze o ogólnie odnowionym terenie znanym jako “teren chaosu”. Lód powierzchniowy został rozerwany i prawdopodobnie nastąpiła wymiana materiału między podpowierzchniowym oceanem a lodową powierzchnią.

“Poprzednie obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a pokazują dowody na obecność soli pochodzącej z oceanów w Tara Regio. Teraz widzimy, że dwutlenek węgla jest tam również silnie skoncentrowany. Uważamy, że oznacza to, że węgiel prawdopodobnie ma swoje ostateczne źródło w oceanie wewnętrznym. wyjaśnia Trumbo.

Naukowcy debatują nad tym, jak bardzo ocean Europy łączy się z jej powierzchnią. Myślę, że to pytanie było ważnym motorem eksploracji Europy. Sugeruje to, że możemy być w stanie dowiedzieć się kilku podstawowych rzeczy o składzie oceanu, zanim jeszcze przewiercimy się przez lód, aby uzyskać pełny obraz.powiedział Villanueva.

Oba zespoły zidentyfikowały dwutlenek węgla na podstawie danych z integralnej jednostki terenowej spektrografu bliskiej podczerwieni Webba (NIRSpec). Ten tryb instrumentu zapewnia widma o rozdzielczości 200 x 200 mil (320 x 320 kilometrów) na powierzchni Europy, która ma średnicę 1 944 mil, umożliwiając astronomom określenie, gdzie znajdują się określone związki chemiczne.

Dwutlenek węgla nie jest stabilny na powierzchni Europy. Dlatego naukowcy twierdzą, że jest prawdopodobne, że został dostarczony w geologicznie niedawnej skali czasowej – wniosek wzmocniony przez jego koncentrację w regionie młodego terenu.

Te obserwacje zajęły tylko kilka minut czasu obserwatorium. Nawet w tak krótkim czasie byliśmy w stanie zrobić naprawdę dużą naukę. Ta praca daje pierwszą wskazówkę na temat wszystkich niesamowitych badań Układu Słonecznego, które będziemy mogli zrobić z Webbem.mówi Heidi Hammel ze Stowarzyszenia Uniwersytetów na rzecz Badań w Astronomii, interdyscyplinarny naukowiec Webba prowadzący Cykl 1 Gwarantowane Obserwacje Układu Słonecznego Webba.

Poszukiwanie pióropusza

Zespół Villanuevy szukał również dowodów na istnienie pióropusza pary wodnej wydobywającego się z powierzchni Europy. Naukowcy korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zgłosili wstępne wykrycie pióropuszy w 2013, 2016i 2017. Jednak znalezienie ostatecznego dowodu było trudne.

Nowe dane Webba nie wykazują żadnych dowodów na aktywność pióropuszy, co pozwoliło zespołowi Villanuevy ustalić ścisły górny limit szybkości potencjalnie wyrzucanego materiału. Zespół podkreślił jednak, że ich niewykrycie nie wyklucza pióropusza.

Zawsze istnieje możliwość, że te pióropusze są zmienne i że można je zobaczyć tylko w określonych momentach. Wszystko, co możemy powiedzieć ze 100% pewnością, to to, że nie wykryliśmy pióropusza na Europie, kiedy wykonaliśmy te obserwacje za pomocą Webba.powiedział Hammel.
info: Webbtelescope.org

Tajemnicza Europa odsłania sekrety przed Juno

W ciągu krótkiej dwugodzinnej okazji sonda kosmiczna NASA Juno uchwyciła rzadkie, dokładne spojrzenie na Europę, pokryty lodem księżyc Jowisza, który, jak się uważa, zawiera ukryty ocean – i być może pozaziemski szczep życia morskiego. Juno krąży wokół Jowisza od 2016 roku, ale ten tydzień przyniósł najlepszą okazję, aby przyjrzeć się Europie, która jest głównym celem dochodzenia sondy Europa Clipper w latach 30. XX wieku. 29 września orbiter brzęczał nad powierzchnią Księżyca z prędkością przekraczającą 23,6 km na sekundę i na wysokości 352 km .

To tak blisko, jak jakikolwiek statek kosmiczny dotarł do Europy od czasu przelotu sondy Galileo w 2000 roku.

Aparat do obrazowania JunoCam statku kosmicznego został zaprojektowany głównie do celów publicznych — a w ciągu ostatnich sześciu lat fani przetwarzania obrazu pomogli NASA w udostępnieniu społeczeństwu oszałamiających zdjęć Jowisza. Teraz robią to samo ze zdjęciami Europy wykonanymi przez JunoCam . Na pierwszym zdjęciu przesłanym przez statek kosmiczny, skupiającym się na obszarze w pobliżu równika Europy, znanym jako Annwn Regio , można dostrzec charakterystyczne grzbiety i doliny lodowej skorupy Europy. Uważa się, że pęknięcia w lodzie są spowodowane siłami pływowymi, które powstają podczas orbitowania Europy wokół Jowisza .

Naukowcy spodziewają się wykorzystać dane z JunoCam do uzyskania najostrzejszych obrazów Europy, jakie widziano do tej pory, z rozdzielczością 1 kilometra (0,6 mili) na piksel. A to nie wszystko: inne instrumenty przechwyciły dane dotyczące struktury lodowej skorupy Europy, jej składu powierzchni, jonosfery i interakcji Księżyca z magnetosferą Jowisza.

Jest to bardzo wczesny proces, ale wszystko wskazuje na to, że przelot Juno nad Europą był wielkim sukcesem. Ten pierwszy obraz to tylko przebłysk niezwykłej nowej nauki pochodzącej z całego zestawu instrumentów i czujników Juno, które pozyskiwały dane, gdy prześlizgiwaliśmy się po lodowej skorupie księżyca. powiedział główny badacz Scott Bolton, astrofizyk z Southwest Research Institute w komunikacie prasowym.

Candy Hansen, współbadaczka misji, która jest odpowiedzialna za planowanie JunoCam w Planetary Science Institute, powiedziała, że ​​nowe obrazy dadzą naukowcom lepsze wyobrażenie o tym, co bulgocze na Europie.

Zespół naukowy będzie porównywał pełny zestaw obrazów uzyskanych przez Juno z obrazami z poprzednich misji, sprawdzając, czy cechy powierzchni Europy zmieniły się w ciągu ostatnich dwóch dekad. Obrazy z JunoCam wypełnią obecną mapę geologiczną, zastępując istniejące pokrycie obszaru w niskiej rozdzielczości.powiedział Hansen.

Te zbliżenia — plus odczyty z radiometru mikrofalowego Juno — mogą wskazywać na obszary, w których lód na powierzchni Europy jest cieńszy i gdzie woda w stanie ciekłym może znajdować się w płytkich kieszeniach podpowierzchniowych. Pomoże to naukowcom zaplanować nadchodzącą misję Europa Clipper.

Juno przygotowana do przelotu obok Europy

Przyszły tydzień będzie cennym podsumowaniem osiągnięć misji Juno, ponieważ pionierski statek kosmiczny ma przelecieć w odległości 358 kilometrów od lodowego księżyca Jowisza, Europy, 29 września w ramach rozszerzonej misji eksploracji systemu Jowisza. Przelot tak blisko powierzchni Europy pozwoli Juno uzyskać jedne z obrazów o najwyższej rozdzielczości, jakie kiedykolwiek wykonano na lodowym księżycu. Dla kontekstu, ostatnią misją dogłębnego zbadania Europy była sonda kosmiczna Galileo, która zbliżyła się do powierzchni 351 kilometrów 3 stycznia 2000 roku.

Obrazy w wysokiej rozdzielczości nie są jedynym celem, ponieważ oczekuje się, że Juno zbierze dane dotyczące jonosfery Europy, wnętrza, składu powierzchni i interakcji Księżyca z magnetosferą Jowisza. Wszystkie te nowe dane o Europie mogą być przydatne w przyszłych misjach, w tym na NASA Europa Clipper, którego start jest obecnie zaplanowany na październik 2024 r. i dotrze do Jowisza w kwietniu 2030 r.

Europa jest tak intrygującym księżycem Jowisza, że ​​jest celem przyszłej misji NASA. Cieszymy się, że możemy dostarczyć dane, które mogą pomóc zespołowi Europa Clipper w planowaniu misji, a także zapewnić nowe naukowe spojrzenie na ten lodowaty świat.powiedział dr Scott Bolton z Southwest Research Institute w San Antonio i główny badacz misji Juno.

Wraz ze zbieraniem cennych danych naukowych podczas bliskiego przelotu, trajektoria Juno również zostanie zmodyfikowana, zmniejszając liczbę dni, jakie statek kosmiczny potrzebuje na okrążenie Jowisza z 43 do 38. Ten przelot sprawi, że Europa stanie się drugim satelitą galileuszowym, który będzie badany przez Juno podczas jego rozszerzona misja, z pierwszym Ganimedesem w czerwcu 2021 roku, a także ma odbyć bliskie przeloty nad Io w 2023 i 2024 roku.

Podczas gdy najcenniejsze obrazy i dane bez wątpienia pojawią się przy najbliższym zbliżeniu, Juno zacznie zbierać dane około godzinę wcześniej, gdy statek kosmiczny znajdzie się w promieniu 83 397 kilometrów od lodowego księżyca.

Prędkość względna między statkiem kosmicznym a księżycem wyniesie 23,6 km na sekundę, więc krzyczymy dość szybko. Wszystkie kroki muszą iść jak w zegarku, aby pomyślnie pozyskać nasze zaplanowane dane, ponieważ wkrótce po zakończeniu przelotu statek kosmiczny musi zostać przeorientowany na zbliżające się bliskie podejście do Jowisza, co ma miejsce zaledwie 7 i pół godziny później.powiedział dr John Bordi, zastępca kierownika misji Juno w NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie.

Juno posiada mnóstwo instrumentów naukowych, które zostały wykorzystane podczas badania Jowisza i wszystkie będą aktywne podczas tego bliskiego przelotu nad Europą, aby zebrać jak najwięcej danych o lodowatym świecie. Obejmuje to instrumenty Waves, Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) i Magnetometer (MAG) poszukujące ewentualnych pióropuszy wodnych nad powierzchnią Europy.

Mamy odpowiedni sprzęt do wykonania tej pracy, ale uchwycenie pióropusza będzie wymagało dużo szczęścia. Musimy być we właściwym miejscu we właściwym czasie, ale jeśli mamy tyle szczęścia, na pewno jest to home run.powiedział dr Bolton.

Instrument Microwave Radiometer (MWR) firmy Juno będzie gromadził dane na temat składu i temperatury wodno-lodowej skorupy Europy, co oznacza, że ​​po raz pierwszy zebrano takie dane na temat lodowej skorupy Europy.

Na domiar złego JunoCam spróbuje wykonać cztery zdjęcia Europy w świetle widzialnym podczas bliskiego przelotu z oczekiwaną rozdzielczością 1 kilometra (0,6 mili) na piksel. Po powrocie na Ziemię zespół naukowy Juno zestawi je z obrazami z poprzednich misji, szukając różnic w cechach powierzchni Europy, które mogły pojawić się w ciągu ostatnich dwóch dekad. Jak już wspomniano, wszystkie te nowe dane pomogą nadchodzącej misji Europa Clipper, ponieważ ten statek kosmiczny ma wykonać 50 przelotów obok Europy, kiedy dotrze do Jowisza w kwietniu 2030 roku. Dlatego ten bliski przelot nad Europą przez Juno można traktować jako uruchomienie testowe dla Clippera.