ยูโรป้า เครดิตรูปภาพ: NASA คลิกเพื่อขยาย
การค้นพบว่าดวงจันทร์ Europa ของดาวพฤหัสน่าจะมีมหาสมุทรที่เย็นและเค็มภายใต้เปลือกน้ำแข็งที่เยือกแข็งทำให้ Europa อยู่ในรายการสั้น ๆ ของวัตถุในระบบสุริยะของเราที่นักโหราศาสตร์ต้องการศึกษาต่อไป ในการประชุม Earth System Processes II ที่เมือง Calgary ประเทศแคนาดา Ron Greeley นักธรณีวิทยาดาวเคราะห์และศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาที่ Arizona State University ใน Phoenix, Arizona ได้บรรยายสรุปสิ่งที่เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์และสิ่งที่ยังคงถูกค้นพบ .
มียานอวกาศหกลำที่สำรวจระบบดาวพฤหัสบดี สองคนแรกเป็นยานอวกาศไพโอเนียร์ในปี 1970 ที่บินโดยระบบดาวพฤหัสบดีและทำการสังเกตการณ์สั้น ๆ ตามด้วยยานอวกาศ Voyager I และ II ซึ่งให้มุมมองรายละเอียดครั้งแรกของเราเกี่ยวกับดาวเทียมกาลิเลโอ แต่ข้อมูลส่วนใหญ่ที่เราได้มาจากภารกิจกาลิเลโอ เมื่อไม่นานมานี้มียานอวกาศของแคสสินีซึ่งบินผ่านดาวพฤหัสบดีและทำการสำรวจระหว่างทางไปยังดาวเสาร์ แต่เกือบทุกอย่างที่เรารู้เกี่ยวกับธรณีวิทยาของระบบดาวพฤหัสบดีและโดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวเทียมกาลิเลโอ (Io, Europa, Ganymede และ Callisto) มาจากภารกิจกาลิเลโอ กาลิเลโอให้ข้อมูลที่น่าเหลือเชื่อแก่เราซึ่งเรายังอยู่ในขั้นตอนการวิเคราะห์ในวันนี้
มีดาวเทียมกาลิลีสี่ดวง Io ส่วนที่อยู่ด้านในสุดเป็นภูเขาไฟที่มีความว่องไวมากที่สุดในระบบสุริยะ มันเกิดขึ้นจากพลังงานภายในจากแรงตึงตัวของน้ำขึ้นน้ำลงภายในเนื่องจากมันถูกผลักดึงระหว่าง Europa และ Jupiter ภูเขาไฟระเบิดที่เราเห็นว่าน่าประทับใจมาก มีขนนกที่พุ่งออกมาเหนือพื้นผิวประมาณ 200 กิโลเมตร (124 ไมล์) นอกจากนี้เรายังเห็นภูเขาไฟที่ปะทุออกมาในรูปแบบของลาวาที่ไหลพุ่งขึ้นสู่พื้นผิว นี่คือการไหลของของไหลที่อุณหภูมิสูงมาก บน Io เราเห็นกระแสเหล่านี้ขยายออกไปหลายร้อยกิโลเมตรบนพื้นผิว
ดาวเทียมกาลิเลโอทุกดวงอยู่ในวงโคจรรูปไข่ซึ่งหมายความว่าบางครั้งพวกเขาก็ใกล้ชิดกับดาวพฤหัสบดีมากขึ้นบางครั้งพวกมันก็อยู่ห่างออกไปมากขึ้นและพวกมันถูกผลักโดยเพื่อนบ้าน ที่สร้างแรงเสียดทานภายในให้อยู่ในระดับที่เพียงพอในกรณีของ Io เพื่อหลอมภายในและ "ขับ" ภูเขาไฟ กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นที่ยูโรปา และมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดภูเขาไฟซิลิเกตใต้เปลือกน้ำแข็งบนยูโรปา
Ganymede เป็นดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ มันมีเปลือกน้ำแข็งนอก เราคิดว่ามันมีมหาสมุทรน้ำแข็งย่อยของน้ำของเหลวเหนือแกนซิลิเกตและอาจเป็นแกนโลหะขนาดเล็กภายใน แกนีมีดถูกกระบวนการทางธรณีวิทยาตั้งแต่เริ่มก่อตัว มันมีประวัติที่ซับซ้อนครอบงำโดยกระบวนการแปรสัณฐาน เราเห็นการรวมกันของคุณสมบัติที่เก่ามากและคุณสมบัติที่อายุน้อยมาก เราสามารถเห็นรูปแบบแฟคตอริ่งที่ซับซ้อนบนพื้นผิวของมันซึ่งตัดรูปแบบการแตกหักแบบเก่า พื้นผิวจะแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยที่ถูกเลื่อนไปมาบนพื้นผิวภายในของเหลว นอกจากนี้เรายังเห็นประวัติผลกระทบสืบเนื่องมาจากช่วงเวลาของการโจมตีต้น การไม่ตัดทอนประวัติศาสตร์การแปรสัณฐานของแกนีมีดเป็นงานที่อยู่ระหว่างดำเนินการ
คาลลิสโตเป็นดาวเทียมนอกสุดของกาลิเลโอ มันก็ถูกกระทบกระเทือนจากการทิ้งระเบิดซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงประวัติศาสตร์การสะสมต้นของระบบสุริยะโดยทั่วไปและระบบดาวพฤหัสบดีโดยเฉพาะ พื้นผิวที่ถูกครอบงำโดยหลุมอุกกาบาตทุกขนาด แต่เรารู้สึกประหลาดใจเนื่องจากขาดหลุมอุกกาบาตขนาดเล็ก เราเห็นหลุมอุกกาบาตขนาดเล็กมากที่อยู่ใกล้เคียงกันแกนีมีด เราไม่เห็นพวกเขาใน Callisto เราคิดว่ามีกระบวนการบางอย่างที่ลบหลุมอุกกาบาตขนาดเล็ก - แต่ในบางพื้นที่บนดวงจันทร์เท่านั้น นี่เป็นปริศนาที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข: กระบวนการที่จะลบหลุมอุกกาบาตขนาดเล็กในบางพื้นที่หรือไม่หรือพวกเขาอาจจะไม่ได้เกิดขึ้นที่นั่นด้วยเหตุผลบางอย่างที่จะเริ่มต้นด้วย? นี่เป็นหัวข้อของการวิจัยอย่างต่อเนื่อง
สิ่งที่ฉันต้องการจะพูดถึงเป็นหลักคือยูโรปา ยูโรปามีขนาดเท่ากับดวงจันทร์ของโลก มันเป็นวัตถุซิลิเกตเป็นหลัก แต่มันมีเปลือกนอกของ H2O พื้นผิวที่ถูกแช่แข็ง ปริมาตรน้ำโดยรวมที่ปกคลุมภายในซิลิเกตเกินน้ำทั้งหมดบนโลก พื้นผิวของน้ำนั้นถูกแช่แข็ง คำถามคือสิ่งที่อยู่ภายใต้เปลือกแช่แข็งนั้น มีน้ำแข็งแข็งตลอดทางจนถึงก้นทะเลหรือไม่? เราคิดว่ามีน้ำของเหลวอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็ง แต่เราไม่ทราบแน่ชัด ความคิดของเราขึ้นอยู่กับแบบจำลองและเช่นเดียวกับแบบจำลองทั้งหมดพวกเขาอาจได้รับการศึกษาเพิ่มเติม
เหตุผลที่เราคิดว่ามีมหาสมุทรของเหลวในยูโรปามาจากพฤติกรรมของสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำที่อยู่รอบ ๆ ยูโรปาซึ่งวัดโดยเครื่องวัดแม่เหล็กบนกาลิเลโอ ดาวพฤหัสบดีมีสนามแม่เหล็กขนาดมหึมา ในทางกลับกันทำให้สนามแม่เหล็กไม่เพียง แต่ในยูโรปาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแกนีมีดและคาลลิสโตด้วย วิธีการที่สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำให้เกิดพฤติกรรมนั้นสอดคล้องกับการปรากฏตัวของมหาสมุทรของเหลวใต้ผิวดินเค็มไม่เพียง แต่ในยูโรปาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแกนีมีดและคาลลิสโตด้วย
เรารู้ว่าพื้นผิวเป็นน้ำแข็ง เรารู้ว่ามีส่วนประกอบที่ไม่ใช่น้ำแข็งอยู่ซึ่งรวมถึงเกลือต่างๆ และเรารู้ว่าพื้นผิวได้รับการประมวลผลทางธรณีวิทยา: มันได้รับการแตกร้าวรักษาหายและถูกทำลายซ้ำ ๆ นอกจากนี้เรายังเห็นหลุมอุกกาบาตกระทบค่อนข้างน้อยบนพื้นผิว นั่นบ่งชี้ว่าพื้นผิวนั้นมีอายุน้อยทางธรณีวิทยา ยูโรปาอาจมีสภาพคล่องทางธรณีวิทยาในวันนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภาพของพื้นที่หนึ่งแสดงพื้นผิวที่แตกหักอย่างรุนแรง แผ่นน้ำแข็งถูกแยกออกและเปลี่ยนไปสู่ตำแหน่งใหม่ วัสดุมี oozed ระหว่างรอยแตกจากนั้นก็เห็นได้ชัดว่ามีการแช่แข็งและเราคิดว่านี่อาจเป็นหนึ่งในสถานที่ที่มีวัสดุเต็มไปด้วยซึ่งอาจขับเคลื่อนด้วยความร้อนจากกระแสน้ำที่ฉันพูดถึงก่อนหน้านี้
เรามักจะลืมขนาดของสิ่งต่าง ๆ ในวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ แต่บล็อกน้ำแข็งเหล่านี้มีขนาดใหญ่มาก เมื่อเราคิดถึงการสำรวจในอนาคตเราอยากจะลงไปบนพื้นผิวและทำการวัดที่สำคัญ ดังนั้นเราต้องคิดถึงระบบยานอวกาศที่สามารถลงจอดในภูมิประเทศแบบนี้ เนื่องจากเป็นสถานที่เหล่านี้ที่อาจมีวัสดุที่ได้มาจากใต้น้ำแข็งพวกเขาจึงมีความสำคัญสูงสุดสำหรับการสำรวจ และเช่นเคยในกรณีของการสำรวจดาวเคราะห์สถานที่ที่น่าสนใจที่สุดนั้นยากที่สุดที่จะไป
แล้วเราอยากรู้อะไร อย่างแรกและที่สำคัญที่สุดคือ "แนวคิดของมหาสมุทร" น้ำของเหลวมีอยู่จริงหรือไม่? เปลือกน้ำแข็งหนาหรือบาง หากมีมหาสมุทรอยู่ที่นั่นเปลือกโลกน้ำแข็งนั้นหนาแค่ไหน? สิ่งนี้สำคัญมากที่จะรู้ว่าเมื่อเราคิดถึงการสำรวจมหาสมุทรของเหลวที่เป็นไปได้ใน Europa: หากเราต้องการลงสู่มหาสมุทรเราต้องผ่านน้ำแข็งลึกแค่ไหน? อายุของพื้นผิวคืออะไร? เราพูดว่า "หนุ่ม" แต่นั่นเป็นเพียงคำที่เกี่ยวข้อง มันคือหลายพันหลายร้อยหลายพันล้านหรือแม้กระทั่งพันล้านปี โมเดลอนุญาตให้มีการแพร่กระจายค่อนข้างนานตามอายุของปล่องภูเขาไฟกระทบ สภาพแวดล้อมในปัจจุบันมีอะไรบ้างที่เป็นที่นิยมสำหรับนักดาราศาสตร์ และสภาพแวดล้อมในอดีตคืออะไร? พวกเขาเหมือนกันหรือพวกเขาเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา? คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ต้องการข้อมูลใหม่
อีกสิ่งหนึ่งที่กระตุ้นความสนใจของเราในการสำรวจดาวเทียมกาลิเลโอคือการพยายามทำความเข้าใจประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของพวกมัน ความหลากหลายที่เราเห็นจาก Io ถึง Europa ไป Ganymede และ Callisto นั้นสามารถเชื่อมโยงกับปริมาณพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงที่ขับเคลื่อนระบบ พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงสูงสุดทำให้เกิดภูเขาไฟที่มีอิทธิพลต่อไอโอ ที่สุดขั้วพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงน้อยมากในคาลลิสโตส่งผลให้เกิดการเก็บรักษาบันทึกการกระแทก - ยูโรปาและแกนีมีดอยู่ระหว่างสองกรณีนี้
พื้นที่ผิวโลกทั้งหมดของดวงจันทร์น้ำแข็งสามดวงของจูปิเตอร์ (ยูโรปา, แกนิมีดและคาลลิสโต) มากกว่าพื้นที่ผิวดาวอังคารและในความเป็นจริงนั้นเทียบเท่ากับพื้นผิวโลกทั้งหมดในโลก ดังนั้นเมื่อเราพูดคุยเกี่ยวกับการสำรวจดาวเทียมกาลิเลโอน้ำแข็งมีพื้นที่มากมายที่จะครอบคลุม
สำหรับการสำรวจในอนาคตให้ฉันแบ่งปันประวัติศาสตร์เล็กน้อย สามปีที่ผ่านมาองค์การนาซ่าได้จัดตั้งโครงการโพร โครงการโพรเกี่ยวข้องกับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์และการขับเคลื่อนด้วยพลังงานนิวเคลียร์ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังมาระยะหนึ่งแล้ว ภารกิจแรกที่จะบินในโครงการโพรคือดาวพฤหัสบดี Icy Moons Orbiter หรือ JIMO เป้าหมายคือสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งสามดวงในบริบทของระบบดาวพฤหัสบดี มันเป็นโครงการที่ทะเยอทะยานมาก เมื่อต้นปีนี้ JIMO ถูกยกเลิก แต่ดูเหมือนว่าในปีนี้จะมีการอนุมัติยานอวกาศธรณีฟิสิกส์สำหรับยูโรปา ขั้นตอนแรกของการยานอวกาศกำลังอยู่ในระหว่างการพิจารณา ยูโรปามีความสำคัญสูงมากสำหรับการสำรวจและในการรับรู้ถึงลำดับความสำคัญนั้นภารกิจนี้น่าจะเกิดขึ้น
ทำไมเราถึงสนใจ Europa? เมื่อเราพูดเกี่ยวกับโหราศาสตร์เราพิจารณาสามส่วนผสมสำหรับชีวิต: น้ำเคมีที่เหมาะสมและพลังงาน การปรากฏตัวของพวกเขาไม่ได้หมายความว่าประกายไฟแห่งชีวิตที่เคยเกิดขึ้น แต่สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งที่เราคิดว่าจำเป็นสำหรับชีวิต และอย่างที่ผมได้อธิบายไว้ดวงจันทร์น้ำแข็งทั้งสามของจูปิเตอร์คือเป้าหมายที่เป็นไปได้ แต่ยูโรปามีความสำคัญสูงสุดเพราะดูเหมือนว่าจะมีพลังงานภายในสูงสุด
แน่นอนก่อนอื่นเราอยากรู้: มีมหาสมุทรใช่หรือไม่?
ถ้าเช่นนั้นการกำหนดค่าแบบสามมิติของเปลือกโลกน้ำแข็งคืออะไร เรารู้ว่าสิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ในรอยแตกและรอยแตกในน้ำแข็งอาร์กติก รอยแตกดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะปรากฏอยู่บนยูโรปาเช่นกันและอาจเป็นนิชที่มีความสนใจสูงในทางโหราศาสตร์
จากนั้นเราต้องการแมปองค์ประกอบของผิวอินทรีย์และอนินทรีย์ เราเห็นในข้อมูลที่มีอยู่ทุกวันนี้ว่าพื้นผิวมีความหลากหลาย มันไม่ใช่แค่น้ำแข็งบริสุทธิ์บนพื้นผิว มีบางพื้นที่ที่ดูเหมือนจะร่ำรวยยิ่งขึ้นในองค์ประกอบที่ไม่ใช่น้ำแข็งกว่าสถานที่อื่น ๆ เราต้องการแมปวัสดุนั้น
เราต้องการทำแผนที่คุณสมบัติพื้นผิวที่น่าสนใจและระบุสถานที่ที่สำคัญที่สุดสำหรับการสำรวจในอนาคตรวมถึงแลนเดอร์
จากนั้นเราต้องการที่จะเข้าใจยูโรปาในบริบทของสภาพแวดล้อมของดาวพฤหัสบดี ตัวอย่างเช่นสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีที่กำหนดโดยจูปิเตอร์ส่งผลกระทบต่อเคมีพื้นผิวบนยูโรปาอย่างไร
ในที่สุดเราต้องการลงไปบนผิวน้ำเพราะมีหลายสิ่งที่เราสามารถทำได้จากพื้นผิวเท่านั้น เรามีข้อมูลมากมายจากภารกิจกาลิเลโอและหวังว่าจะได้รับประโยชน์มากกว่าจากภารกิจของยูโรปาที่มีศักยภาพ แต่เป็นข้อมูลการสำรวจระยะไกล ต่อไปเราต้องการให้คนลงจอดบนพื้นผิวที่สามารถทำการวัดความจริงภาคพื้นดินที่สำคัญเพื่อวางข้อมูลการสำรวจระยะไกลลงในบริบท ดังนั้นภายในชุมชนวิทยาศาสตร์เรารู้สึกว่าภารกิจต่อไปที่ Europa และระบบดาวพฤหัสบดีควรจะมีแพ็คเกจบางอย่าง แต่ไม่ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นจริงหรือไม่โปรดติดตาม!
แหล่งที่มาเดิม: นาซา
