Ao longo dos séculos , o Europa , a mais luminosa de todas as luas de Júpiter , tem proporcionado uma abundância de mistérios. Estes culminaram no que pode ter sido uma explosão literal em dezembro de 2012 , quando uma nuvem de vapor de água foi visto 20 milhas sobre o pólo sul. Esta erupção foi pequena na escala cósmica , mas enorme em sua importância para a astrobiologia .
Fora da Terra, Europa pode ser a casa mais hospitaleiro para a vida no interior do Sistema Solar. Quatro bilhões de anos de aquecimento de maré e um oceano líquido pode ter dado origem a algo que podemos identificar como a vida. Um satélite feito pelo homem no sistema Jovian poderia capturar vestígios de que a vida no tiroteio vapor de água da superfície de Europa . No entanto, apesar de a ciência emocionante , uma missão dedicada a Júpiter não tenha lançado em uma geração ..
Apesar Europa foi descoberto mais de 400 anos atrás, não foi até satélites do espaço profundo veio junto que tivemos nossa primeira boa olhada em um dos objetos mais luminosos do Sistema Solar. Entre 1973 e 1993 , oito satélites voou Europa passado. Cada dissipado algumas das incertezas que cercam este misterioso corpo orbitando 390.400 mil milhas ( 628,3 milhões km ) de distância.
O primeiro chegou em 1973. A Pioneer 10 satélites enviados de volta a primeira foto de close- up de que lua brilhante . Europa reflete de volta para o espaço de 64 por cento da luz que incide em sua superfície. Por outro lado, refletividade de luz da Terra, ou albedo , é de 33 por cento. Vênus é de 76 por cento. Em outras palavras , o brilho da Europa cai em algum lugar entre os oceanos líquidos da terra e da cobertura de nuvens constante de Vênus .
Mas o que cria o brilho ? Com o sol 2.000 vezes mais longe , Europa provavelmente não está coberto de água líquida a forma que a Terra é . Quanto nuvens, Europa é um pouco menor do que a nossa Lua . Falta-lhe a gravidade para manter uma atmosfera substancial . Um planeta coberto de gelo sólido explicaria observações da Pioneer , mas não representam um grande efeito: força de maré de Júpiter. A proximidade da Europa para Júpiter significa que poderia muito bem ser aquecido a partir de dentro para fora , o qual funde parte do gelo , pelo menos, perto do centro .
Pouco antes da chegada do próximo satélite para o sistema de Júpiter , outra sugestão foi feita : Europa pode ter três camadas. Neste modelo , o núcleo central seria sílica . O núcleo externo seria gelo . A pressão de ser pendurada em torno de Júpiter a cada 3,5 dias pode gerar aquecimento de maré suficiente para manter um oceano líquido entre os dois. Se este modelo fosse verdade, mesmo que a terceira camada é sólido, as forças de maré de Júpiter pode ser forte o suficiente para quebrar a cobertura de gelo de Europa shell como ele se move rapidamente ao redor do gigante gasoso .
A imagem abaixo mostra as áreas onde a água pode ter infiltrou -se dos oceanos de Europa . Crédito: Galileo Project, NASA
Dados em 2011 a partir de uma missão planetária da NASA forneceram aos cientistas evidências do que parece ser um corpo de água em estado líquido , igual em volume para a norte-americana Great Lakes , sob a superfície gelada da lua de Júpiter , Europa .
Os dados sugerem que há troca significativa entre concha gelada de Europa eo oceano abaixo . Esta informação poderia reforçar argumentos que oceano subsuperficial global da Europa representa um habitat potencial para a vida em outro lugar em nosso sistema solar. Os resultados foram publicados na revista científica Nature.
Sonda Galileo da NASA, lançado pelo ônibus espacial Atlantis em 1989 para Júpiter, produziu inúmeras descobertas e desde cientistas décadas de dados para analisar . Galileo estudou Júpiter, que é o planeta de maior massa no sistema solar, e algumas de suas muitas luas .
Uma das descobertas mais significativas foi a inferência de um oceano de água salgada global abaixo da superfície da Europa . Este oceano é profundo o suficiente para cobrir toda a superfície da Europa e contém mais água líquida do que todos os oceanos da Terra juntos. No entanto, sendo longe do Sol , a superfície do oceano é completamente congelado . A maioria dos cientistas acha que esta crosta de gelo é de dezenas de quilômetros de espessura.
" Uma opinião na comunidade científica foi se o reservatório de gelo é espessa , isto é ruim para a biologia. Isso pode significar que a superfície não se comunica com o oceano subjacente ", disse a Britney Schmidt , principal autor do estudo e pós-doutorado na instituto de Geofísica da Universidade do Texas em Austin. "Agora , vemos a evidência de que é um shell de gelo grosso que pode misturar vigorosamente e novas evidências de lagos rasos gigantes. Isso poderia tornar Europa e seu oceano mais habitáveis ".
Schmidt e sua equipe focada em imagens da Galileo de dois , características irregulares aproximadamente circulares na superfície de terrenos chamado caos da Europa . Com base em processos similares observados na Terra - em plataformas de gelo e sob geleiras que cobrem vulcões - eles desenvolveram um modelo de quatro etapas para explicar como a forma características. O modelo resolve várias observações conflitantes. Alguns pareciam sugerir a casca de gelo é espessa . Outros sugerem que é fino.
Esta análise recente mostra as características do caos na superfície de Europa podem ser formadas por mecanismos que envolvem a troca significativa entre a camada de gelo eo lago subjacente . Isto fornece um mecanismo ou modelo para a transferência de nutrientes e energia entre a superfície eo vasto oceano global já inferido a existir abaixo da casca grossa camada de gelo . Isto é pensado para aumentar o potencial para a vida lá.
Os autores do estudo têm uma boa razão para acreditar que o seu modelo está correto , com base em observações de Europa de Galileu e da Terra. Ainda assim, porque os lagos inferidos são vários quilômetros abaixo da superfície, a única verdadeira confirmação da presença deles viria de uma futura missão nave espacial projetada para sondar o shell de gelo.
"Esta nova compreensão dos processos em Europa não teria sido possível sem a base dos últimos 20 anos de observações sobre as camadas de gelo da Terra e plataformas de gelo flutuantes ", disse Don Blankenship , um co-autor e cientista de pesquisa sênior no Instituto de Geofísica , onde ele lidera estudos de radar de camadas de gelo do planeta.
Galileu foi a primeira nave espacial para medir diretamente a atmosfera de Júpiter com uma sonda e realizar observações a longo prazo do sistema de Júpiter . A sonda foi a primeira a voar por um asteróide e descobrir a lua de um asteróide . NASA estendeu a missão três vezes para tirar partido das capacidades únicas da ciência de Galileu , e ele foi posto em rota de colisão na atmosfera de Júpiter em setembro de 2003 para eliminar qualquer chance de impactar Europa .
O satélite Voyager chegou em 1979 e descobriu que o gelo da Europa está profundamente e globalmente fraturado, dando credibilidade ao modelo de três camadas . Além de mostrar -nos as rupturas no gelo, Voyager revelou algo mais - que as fraturas da Europa estão cheios de algum tipo de material escuro. Desde as manchas de poeira estão confinados às fraturas, não distribuídos igualmente entre a superfície da lua , é lógico que o material, qualquer que seja, pode estar brotando de dentro Europa através das rachaduras.
Isso ainda deixaria a questão de que o material é e onde ele se originou. Poderia estar vindo de dentro da própria Europa . No entanto , o material saindo da suspeita de subsuperfície do oceano estaria passando por muitos quilômetros de gelo. Modelos não são claras quanto às circunstâncias em que essa troca pode estar ocorrendo .
Outra possibilidade é que o material escuro está sendo entregue à superfície por cometas ou meteoritos. Isso representa mais um dilema , no entanto. Impactos deixar crateras para trás como um sinal de sua passagem . Além das rachaduras escuras , superfície de Europa aparece surpreendentemente jovem. Luas próximas Calisto e Ganimedes estão cobertos de crateras. Viver como eles fazem no mesmo bairro , como poderia Europa têm tão poucos locais de impacto ?
Enquanto a busca das origens do material escuro permanece sem solução , o próximo satélite a entrar no sistema - o satélite Galileo - explicou a ausência de crateras. Como a única missão de fazer várias visitas à Europa , Galileo fotografou mudanças nas jangadas (imagem abaixo ) , cúpulas e os fluxos de gelo de superfície na superfície entre viagens subseqüentes ao longo de sua missão quase 15 de comprimento ano. Provando que o próprio gelo está mudando , Galileu permitiu-nos colocar as peças do quebra-cabeça fraturada em conjunto. Agora acreditamos que as mesmas marés de Júpiter causando a superfície sólida de Io para levantar 300 pés ( 100 metros) estão aquecendo Europa a partir de dentro para fora. O calor faz o seu caminho através da camada de gelo , fazendo com que o gelo quente ou água a subir a partir do interior , afetando as mudanças na superfície mais escalas de tempo curto .
A tradução das passagens -chave da revista de Galileu Galilei , detalhando sua descoberta de quatro luas orbitando Júpiter. Galileu fez estes esboços depois de descobrir quatro luas orbitando Júpiter , em janeiro de 1610. As luas, mais tarde chamado Io, Europa , Calisto e Ganimedes, foi o primeiro descoberto fora da Terra. Crédito: NASA
Graças à Pioneer , Voyager e Galileu, que tinha aprendido mais de três décadas do que nos últimos cinco séculos. O brilho do gelo foi conhecido por ser o resultado de renovação de superfície contínua . As enormes rachaduras, por vezes referido como " flexi " , parecem ter origem quando o shell gelo sólido flexiona como Júpiter puxa Europa . Em um aceno para o modelo de três camadas , as medições de Galileu também indicou que uma grande , o sal da água do oceano poderia existir sob a casca de gelo. Enquanto tudo isso estava sendo descoberto meio bilhão de quilômetros de distância, as coisas foram sendo descobertas em nosso próprio quintal que fez a possibilidade de oceanos da Europa ainda mais emocionante.
Em 1977, as fontes hidrotermais repletos de vida foram descobertos no fundo de oceanos da Terra . Esta foi a primeira prova de que a vida podia crescer na ausência de luz , utilizando calor como fonte de energia química . Isto levou ao atual entendimento de que a vida pode prosperar , desde que haja calor e água. Com um oceano provável e fonte de calor definido, Europa tornou-se de repente um dos principais candidatos na busca de habitabilidade .
Uma ambiciosa missão foi concebido para explorar essa possibilidade emocionante. A missão foi chamada de Júpiter Europa Orbiter ( JEO ), e foi um projeto conjunto entre a NASA ea Agência Espacial Europeia. É objectivo geral a ciência foi estudar o surgimento de mundos habitáveis em torno de gigantes gasosos . JEO teria determinado a existência , a extensão ea salinidade dos oceanos de Europa . Ele teria olhado para a água fresca no limite entre o oceano eo gelo shell , estudou a distribuição de produtos químicos que podem alimentar a vida , e olhou para mais sinais de geologia ativa. Teria mapeou o ambiente de radiação complexo causado por Júpiter , para que uma futura missão pode sobreviver pouso na superfície de Europa .
Primeiro, porém , JEO teve de entrar em órbita em torno de Europa . Isso provou ser a morte da missão. Para chegar à Europa , é preciso primeiro chegar a Júpiter. Aqui está como isso funciona.
Após o lançamento a partir da superfície da Terra, um satélite deve separar com sucesso de seu foguete , pegar velocidade e siga na direção certa. Ele não deve ficar destruída por um asteróide, meteoro ou outros detritos enquanto viaja . Uma vez que começa a Júpiter anos depois, ele tem que voltar-se para evitar a vela passado Europa .
Voltando ao viajar 44.000 milhas por hora é complicado. O satélite Galileo conseguiram ficar no alvo usando apenas 67 litros de combustível . Essa incrível eficiência de 36 milhões de quilómetros por galão foi possível graças ao fato de que Galileu era livre para vagar por todo o sistema de Júpiter . JEO , por outro lado, se dirigia para uma lua específico. Com a proximidade Europa , o plano era usar Júpiter e as outras luas de Galileu para fazer uma entrada assistida por gravidade.
Uma maneira fácil de imaginar como funciona a gravidade auxiliar é pensar JEO como uma pequena bola rolar através de uma pia do banheiro . À medida que o objecto mais pesado em torno , Júpiter repousa no centro do sistema , em que a drenagem seria . A bola que é JEO rola em direção ao centro , ganhando velocidade . Pelo que rola passado o dreno e até o lado da pia, a gravidade da irmã lua Ganímedes retarda JEO para baixo e transforma-lo de volta para o centro. Desta forma, depois de muitos e muitos passes , JEO viraria sucesso e entrar em uma órbita estável em torno de Europa .
Como o número de voltas aumentado, as necessidades de combustível cresceu, assim como o custo da missão. A combinação de forças financeiros e físicos conspirado para matar o projeto JEO em 2002. Tempo, dinheiro e gravidade sobrecarregados outros projetos semelhantes . A missão Júpiter Icy Moons Orbiter ( JIMO ) para Europa, Ganimedes e Calisto , provisoriamente marcada para 2015, também foi cancelada. Como os anos passaram e inúmeras missões a Marte lançado em rápida sucessão , muitas pessoas , inclusive o cientista planetário Robert Pappalardo no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, a esperança de obter apenas um do chão para Europa .
" Conseguir uma missão para Europa está muito atrasada ", disse Pappalardo . "Seria trágico se daqui a 50 anos temos uma lander lá, encontrar sinais de vida, e perceber que poderíamos ter trabalhado lá por décadas. "
Depois do que aconteceu com JEO e JIMO , ficou claro que, para uma missão a Europa para ser bem sucedido , ele teria que seguir trajetória de vôo de Galileu , usando Júpiter como uma âncora , ao invés de tentar uma órbita exclusivamente Europan . Para compensar a não permanecer em órbita constante acima Europa , uma missão bem sucedida iria voar além da lua várias vezes. Para manter o custo e complexidade ao mínimo , teria de executar uma série de estudos com cada um sobrevoo simples . Com um excelente design , planejamento cuidadoso, e passes suficientes em diferentes altitudes , uma missão de satélite para Europa em órbita em torno de Júpiter poderia fazer tudo de pouso local de reconhecimento e mapeamento global, para estudos sobre a espessura da casca de gelo, e análise de superfície materiais ea fina atmosfera .
Existe Tal satélite , embora no momento, apenas no papel. É o chamado Europa Clipper . " A clipper é um tipo de navio que é mais ágil, mais barato e mais rápido ", disse Pappalardo , que agora é cientista pré-projeto de Europa Clipper .
Como ele é projetado atualmente , o Clipper elegante iria realizar 45 fly- bys da lua gelada em altitudes que variam de 25 a 2.700 quilômetros ( 16 a 1.678 milhas ) . Clipper usaria simples de radar para penetrar a crosta congelada e determinar a espessura do reservatório de gelo . Um espectrômetro infravermelho de baixo custo vai investigar a composição dos materiais da superfície de Europa . Um mapa 3D de todo o planeta de características de superfície seria feito com uma câmera topográfico, enquanto um espectrômetro de massa neutra , como o que voou na missão LADEE à Lua , pode mapear a atmosfera. No final, o custo relativamente baixo do Clipper projetado de US $ 2 bilhões seriam resultar em um estudo aprofundado de habitabilidade da Europa ao longo de dois anos.
Como descobrimos , em 1977 , a habitabilidade é normalmente definido por três principais ingredientes : água , química e energia. Tendo em conta estes parâmetros , habitabilidade pode ser avaliada com múltiplo- fly-by missões como Clipper .
"Massa Oceanic , volume, densidade e salinidade pode ser obtido por fly-by ", disse Pappalardo . "Nós também podemos medir força gravitacional medindo quanto o satélite está flexionando . Do espaço, um magnetômetro pode chegar à salinidade do oceano , medindo como condutor que é. "
Descobrir a natureza dos misteriosos depósitos superfície escura pode ser feito com vários sobrevôos também. Outros objetivos , tais como a determinação da espessura da casca de gelo global, pode ser feito a partir do espaço com radar simples. Talvez o melhor feito a partir do espaço , no entanto, é a escolha de um local de aterragem futura , no caso de fazer um dia decidir a pisar na Europa .
" Objetivo No. 1 é explorar habitabilidade ", disse Pappalardo . " Objetivo No. 2 é para espiar um local de pouso . Se a NASA quer fazer uma missão lander no futuro , é melhor espiar locais de pouso com esta missão. Desde o sentido programático geral é muito importante. "
Então , poucos meses após a proposta do Clipper 2012, aconteceu algo que tornou possível que uma missão como Clipper para provar o interior da Europa , sem nunca pousando sobre ele. Se a pluma visto ao longo do pólo sul da Europa se originou a partir de um oceano como aquele em Enceladus , então Clipper pode ser um atalho para a amostragem do oceano aquecido Europa .
No momento, não sabemos se a nuvem de vapor de água vista pelo Hubble sobre o pólo sul de Europa teve origem a partir de um oceano abaixo do gelo shell . Nós sabemos que se Clipper estivesse lá , poderia ter voado através da pluma e amostrados os conteúdos usando seu espectrômetro de massa . Agora que já vimos uma pluma , sabemos que é possível para um orbiter simples para capturar pedaços de água da Europa . Agora que já vimos materiais argilosos -como nas fotografias de Galileu , sabemos que produtos orgânicos são possíveis, pelo menos na superfície. Já há muito tempo que há abundante energia no trabalho dentro Europa , poderoso o suficiente para ser o aquecimento e re- trabalhar o ano superfície após ano. Sabemos que o potencial para a vida na Europa pode ser melhor do que qualquer outro lugar do Sistema Solar.
A imagem do topo da página mostra retrata " Grande Lago ". Da Europa Os pesquisadores prevêem muitos mais esses lagos estão espalhadas por toda camada de gelo da lua. Crédito da imagem: de Britney Schmidt / Dead Pixel VFX / Univ. do Texas, em Austin.
O Galaxy diário via astrobio.net e NASA / JPL
