Zaskakujące spostrzeżenia dotyczące tlenu z bliskiego przelotu nad Europą

Pokryty lodem księżyc Jowisza wytwarza 1000 ton tlenu co 24 godziny – co wystarczy, aby codziennie oddychać milion ludzi.

Naukowcy z NASAWygraj misję Juno Czwartek Obliczyli, że ilość tlenu wytwarzanego na księżycu Jowisza Europa była znacznie niższa niż w poprzednich badaniach. Opublikowano 4 marca Astronomia NaturalnaOdkrycia uzyskano poprzez pomiar emisji wodoru z powierzchni lodowego księżyca na podstawie danych zebranych przez znajdujący się na statku kosmicznym instrument Jovian Auroral Distribution Experiment (JDE).

Autorzy artykułu szacują, że ilość wytwarzanego tlenu wynosi około 26 funtów (12 kilogramów na sekundę) na sekundę. Poprzednie szacunki wahały się od kilku funtów na sekundę do 2000 funtów na sekundę (ponad 1000 kilogramów na sekundę). Naukowcy uważają, że część powstałego w ten sposób tlenu może przedostać się do oceanu na powierzchni Księżyca jako potencjalne źródło energii metabolicznej.

Potencjał życia Europy

Europa jest czwartą co do wielkości, ze średnicą równikową wynoszącą 1940 mil (3100 kilometrów). 95 znanych księżyców Jowisza i najmniejszy z czterech satelitów Galileusza. Naukowcy uważają, że pod lodową skorupą czai się rozległy wewnętrzny ocean słonej wody i intryguje ich możliwość istnienia warunków podtrzymujących życie pod powierzchnią.

Astrofizycy skupiają się nie tylko na wodzie: położenie księżyców Jowisza również odgrywa ważną rolę w możliwościach biologicznych. Orbita Europy umieszcza ją pośrodku pasów promieniowania gazowych gigantów. Naładowane lub zjonizowane cząstki Jowisza bombardują lodową powierzchnię, rozbijając cząsteczki wody na dwie części, tworząc tlen, który przedostaje się do księżycowego oceanu.

Naładowane cząstki Jowisza uderzają w powierzchnię Europy, rozkładając cząsteczki zamarzniętej wody na cząsteczki tlenu i wodoru. Naukowcy uważają, że część nowo utworzonego gazowego tlenu mogła przesunąć powierzchnię Księżyca w stronę oceanu, jak pokazano na zamieszczonym zdjęciu. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU

„Europa powoli traci wodę w strumieniu, który płynie jak pokrywa lodowa. Z tą różnicą, że w tym przypadku strumień jest cieczą cząstek, które są zjonizowane wokół Jowisza przez jego niezwykłe pole magnetyczne” – powiedział naukowiec z JADE Jamey Szalay. Uniwersytet Princeton W New Jersey. „Kiedy te zjonizowane cząstki uderzają w Europę, rozbijają cząsteczkę lodu wodnego na powierzchni, tworząc wodór i tlen. W pewnym sensie cały lód ulega ciągłej erozji przez fale naładowanych cząstek, które go zmywają.

Uchwyć wybuch

Kiedy Juno przeleciała na odległość 354 kilometrów od Europy 29 września 2022 r. o godzinie 14:36 ​​czasu PDT, JADE wykryła i zmierzyła jony wodoru i tlenu utworzone przez naładowane cząstki „wzięte” przez magnetosferę Jowisza. Pole jest jak przelot księżyca.

„Podczas NASA Galileusz Misja przeleciała obok Europy, co otworzyło nam oczy na złożone i dynamiczne interakcje, jakie Europa ma ze swoim otoczeniem. Juno wniosła nową możliwość bezpośredniego pomiaru składu naładowanych cząstek z atmosfery Europy i nie możemy się doczekać, aby zajrzeć za kulisy tego niesamowitego wodnego świata” – powiedział Salle. „Ale nie zdawaliśmy sobie sprawy, że Juno obserwacje ilości tlenu wytwarzanego na lodowatej powierzchni Europy dadzą nam znacznie więcej. Daje ścisłą kontrolę.”

Sonda Juno 11 została zaprojektowana do badania układu Jowisza za pomocą zaawansowanych instrumentów naukowych, w tym dziewięciu czujników cząstek naładowanych i fal elektromagnetycznych do badania magnetosfery Jowisza.

„Nasza zdolność do przelotu blisko satelitów Galileusza podczas naszej rozszerzonej misji zaczęła dotyczyć szerokiego obszaru nauki, w tym wyjątkowych możliwości wniesienia wkładu w badania nad możliwością zamieszkania w Europie” – powiedział Scott Bolton, główny badacz Juno Southwest Research Instytut. w San Antonio. „Jeszcze nie skończyliśmy. A pierwsze sondy przelatujące w pobliżu Księżyca, najbliższego pierścienia Jowisza i atmosfery polarnej dopiero nadejdą.

Produkcja tlenu to jeden z wielu aspektów, które będzie badać misja NASA Europa Clipper, gdy dotrze do Jowisza w latach 30. XXI wieku. Instrumenty naukowe Aby ustalić, czy warunki są odpowiednie do życia w Europie.

Teraz Bolton i reszta zespołu misji Juno skupili się na innym świecie Jowisza, ozdobionym wulkanem księżycu Io. 9 kwietnia sonda zbliży się na odległość około 16 500 kilometrów od swojej powierzchni. Dane zebrane przez Juno zostaną uzupełnione ustaleniami z poprzednich przelotów w pobliżu Io, w tym z dwóch najbliższych podejść na odległość około 932 mil (1500 km) w dniu 30 grudnia 2023 r. i 3 lutego 2024 r.

Uwaga: JR. Salah, F. Allegrini, R.W. Eberta, F. Bagnell, S.J. Bolton, S. Fatemi, T.J. McComas, A. Pontoni, J. Kwaśny, HD Smith, „Wytwarzanie tlenu w wyniku dysocjacji powierzchni lodu wodnego Europy” DF Strobel, SD Vance, A. Vorburger i RJ Wilson, 4 marca 2024 r., Astronomia Naturalna.
DOI: 10.1038/s41550-024-02206-x

Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA, oddział Caltech w Pasadenie w Kalifornii, zarządza misją Juno dla głównego badacza Scotta Boltona z Southwest Research Institute w San Antonio. Juno jest częścią programu NASA New Frontiers, zarządzanego przez Dyrekcję Misji Naukowych tej agencji w Waszyngtonie w Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla w Huntsville w stanie Alabama. Włoska Agencja Kosmiczna (ASI) sfinansowała urządzenie do mapowania zorzy polarnej w podczerwieni Jowisza. Lockheed Martin w Denver buduje i obsługuje prom kosmiczny.