Zaleđeni mesec i podzemni okean

Sredinom oktobra 2024. godine započelo je odbrojavanje za lansiranje do sada najveće Nasine letelice za planetarne misije. Pred njom je put od skoro 3 milijarde kilometara koji vodi ka najopasnijoj zoni Sunčevog sistema. Njena destinacija? Satelit Jupitera pokriven ledom čije pukotine otkrivaju tragove života. 

Jupiterov smrtonosni pojas

Naša priča počinje od najstarije planete Sunčevog sistema, nastale od prašine i gasova preostalih od formiranja Sunca. Sastav Jupitera je, stoga, sličan Sunčevom – uglavnom ga čine vodonik i helijum. Duboko u njegovoj atmosferi temperatura i pritisak se povećavaju, komprimujući gas vodonika u tečnost. To daje gasovitom džinu najveći okean u Sunčevom sistemu, okean sačinjen od vodonika umesto vode. 

Na velikim dubinama, atomi vodonika pod pritiskom gube elektrone, čineći Jupiterov okean elektroprovodljivim poput metala. Brza rotacija planete izaziva električne struje stvarajući snažno magnetno polje. Oblast svemira na koju ono utiče, jovijanska magnetosfera, proteže se sve do Saturnove orbite.

Jupiterova magnetosfera – kada bi bila vidljiva na nebu

Izvor: https://cxc.harvard.edu/newsletters/news_27/article1.html

Oko Jupitera kruži prirodni satelit Io, telo sa najvećom vulkanskom aktivnošću u Sunčevom sistemu. Svake sekunde Iove snažne erupcije emituju ogromne količine jona sumpora i kiseonika u magnetosferu. Magnetno polje, koje se rotira zajedno sa planetom, hvata ove čestice i ubrzava njihovo kretanje oko Jupitera. Ovako nastaje pojas radijacije koji bombarduje ostale satelite i može da ošteti svemirske letelice. Čak i uz modernu tehnologiju, uređaji pogođeni radijacijom ne mogu opstati više od tri meseca.

Dakle, kako će Nasina letelica kružiti oko Jupiterovog satelita u srcu smrtonosnog pojasa? U stvari – neće. Kružiće oko samog Jupitera, na bezbednoj udaljenosti, obilazeći mesec Evropu svakih par nedelja. Letelica je nazvana Evropa Kliper – po brzim kliper brodovima koji su, kao i letelica, bili dizajnirani da plove izazovnim morima.

Planirana putanja Evropa Klipera

Izvor: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/Animation_of_Europa_Clipper_trajectory_around_Jupiter.gif

Zaleđeno kraljevstvo

Slika Evrope sa Galileo misije

Izvor: https://science.nasa.gov/mission/galileo/

Ako uporedimo sliku Evrope sa većinom drugih satelita Sunčevog sistema, primetićemo da nešto nedostaje – krateri. Ovo sugeriše da je ledena površina meseca relativno mlada. Ona je ispresecana crvenkastim pukotinama koje sadrže soli i jedinjenja sumpora modifikovana radijacijom. Postojanje pukotina u ledu dodatno je navelo naučnike na ideju da Evropina prošlost i nije toliko hladna.

Tokom Nasine misije Galileo uočen je poremećaj u Jupiterovom magnetnom polju, upravo u prostoru oko Evrope. Danas se smatra da se unutar Evrope generiše jedinstveno magnetno polje uzrokovano elektroprovodljivom tečnošću (poput Jupitera). Najverovatniji materijal odgovoran za ovu promenu u magnetosferi jeste okean slane vode zarobljen u ledu. Ovo otkriće istaklo je Evropu kao jedno od najperspektivnijih mesta za traženje života van naše planete.

Daleko od Sunca – daleko od života?

Život kakav poznajemo ima tri glavna preduslova: tečnu vodu, određene hemijske elemente i izvor energije.

Tečna voda

Do Jupiterovog sistema dopire svega 4% Sunčeve svetlosti dostupne Zemlji. Sa prosečnom temperaturom od -110°C, on ne može da posluži kao izvor toplote za svoje satelite. Šta to onda održava Evropin okean tečnim?

Njena orbita oko Jupitera nije savršena kružnica. Susedni sateliti Io i Ganimed pomeraju njenu putanju. Tako se, pod uticajem snažnih gravitacionih sila, Evropa konstantno širi i skuplja. Naučnici veruju da je trenje nastalo ovim procesom odgovorno za stvaranje potrebne toplote.

Jupiterov sistem; orbita Evrope

Izvor: https://science.nasa.gov/jupiter/moons/europa/

Hemijski elementi

Astrobiolozi smatraju da, pored velike količine tečne vode, Evropa raspolaže obiljem gradivnih blokova života – ugljenikom, vodonikom, sumporom, azotom, kiseonikom i fosforom.

Energija

Na Zemlji većina energije potrebne za život dolazi od Sunca. U njegovom odsustvu, organizmi bi bili primorani da koriste energiju dobijenu iz hemijskih reakcija. Naša planeta, zapravo, već ima rešenje za ovaj problem – hidrotermalne izvore prisutne u dubokomorskim ekosistemima. Život nastao oko njih oslanja se na bakterije koje se hrane dostupnim mineralima.

Naučnici misle da se Evropin skriveni okean služi sličnom taktikom i da hidrotermalni izvori već postoje na ledenom satelitu, pružajući mogućnost za razvoj života. 

Prikaz okeana Evrope sa hidrotermalnim izvorima

Izvor: https://europa.nasa.gov/resources/530/europas-mysterious-interior-artists-concept/

Evropa Kliper

Kliper je najveći planetarni istraživač koji je NASA ikada napravila. Sa svojim solarnim panelima za napajanje instrumenata prostire se na oko 30 metara. Njegov zadatak je potraga za mestom ispod ledene površine Evrope koje može da podrži život. 

Evropa Kliper veličine košarkaškog terena

Izvor: https://science.nasa.gov/image-detail/europa-clipper-nasas-largest-planetary-spacecraft-artist-concept/

Opremljen je kamerama i termovizirima za proizvodnju slika visoke rezolucije i mapiranje površine satelita, kao i magnetometrom za merenje dubine i saliniteta njegovog okeana. 

Od posebnog interesa za astrobiologe su njegovi instrumenti za hemijsku analizu – MASPEX i SUDA. MASPEX (engl. MAss Spectrometer for Planetary EXploration/Europa) je predviđen za identifikaciju gasova Evropine atmosfere i okeana, dok će SUDA (engl. SUrface Dust Analyzer) raditi analizu površinskih meteorita i prašine.

Istraživanje Evrope koje će sprovesti Kliper omogućiće nam da zaronimo dublje u svet svemirskih okeana, a rezultati koje prikupi otkriće nam da li se pod ledom krije i novi pogled na priču o poreklu života. Poželimo mu sreću na njegovoj misiji!

Izvori:

• Divine, N., & Garrett, H. B. (1983). Charged particle distributions in Jupiter’s magnetosphere. Journal of Geophysical Research, 88(A9), 6889. 
• Howell, S. M., & Pappalardo, R. T. (2020). NASA’s Europa Clipper—a mission to a potentially habitable ocean world. Nature Communications, 11(1). 
• Lowell, R. P. (2005). Hydrothermal systems on Europa. Geophysical Research Letters, 32(5). 
• NASA. (n.d.). Meet Europa Clipper | Spacecraft. NASA’s Europa Clipper. https://europa.nasa.gov/spacecraft/meet-europa-clipper/
• NASA. (n.d.). Voyager – NASA Science. Science.nasa.gov. https://science.nasa.gov/mission/voyager/
• Thomsen, M. F. (1979). Jovian magnetosphere-Satellite interactions: Aspects of energetic charged particle loss. Reviews of Geophysics, 17(3), 369.