Misja Juno NASA obliczyła tempo produkcji tlenu w Europie

Europa, jeden z księżyców Jowisza, składa się głównie z lodu wodnego. Jednak wrogie środowisko kosmiczne, na które narażona jest ta powierzchnia, stale ją modyfikuje. Cząsteczki wody oddzielają się, ponieważ naładowane cząsteczki rozrywają wiązania molekularne w lodzie.

Tlen (O2) i wodór (H2) powstające w tym procesie mogłyby natlenić podziemny ocean Europy. Uważa się, że cząstki te stanowią większość atmosfery Europy.

Chociaż atmosferę Europy najlepiej poznano na podstawie badań zdalnych, ilość tlenu cząsteczkowego (O2) została wywnioskowana pośrednio na podstawie obserwacji emisji tlenu atomowego. Nigdy wcześniej nie badano prawidłowo składu atmosfery Europy, a szacunki dotyczące ilości wytwarzanego tlenu znacznie się różniły, sięgając kilku rzędów wielkości.

W nowym badaniu naukowcy z misji NASA Juno donoszą o bezpośrednich obserwacjach H2+ i O2+ wychwytujących jony powstałe w wyniku rozpadu powierzchni lodu wodnego Europy i potwierdzają, że gatunki te są niezbędnymi składnikami atmosfery. Obliczyli także tempo produkcji tlenu na księżycu Jowisza, Europie.

Wyniki wskazują, że pokryty lodem księżyc Jowisza wytwarza 1000 ton tlenu co 24 godziny, co wystarcza, aby codziennie oddychać milion ludzi.

29 września 2022 r. o godzinie 14:36 ​​czasu pacyficznego, gdy statek kosmiczny Juno zbliżył się do Europy na odległość 354 kilometrów, czujnik JADE zidentyfikował i zarejestrował jony wodoru i tlenu. Jony te powstały, gdy naładowane cząstki zderzyły się z powierzchnią Europy. Następnie, gdy Juno zbliżyła się do Księżyca, pole magnetyczne Jowisza „wychwyciło” jony.

Naukowcy doszli do tego wniosku, mierząc uwalnianie gazów wodorowych z lodowej powierzchni Księżyca, korzystając z danych z instrumentu JADE (Jovian Auroral Distributions Experiment) znajdującego się na statku kosmicznym.

Według autorów badania w Europie co sekundę powstaje około 12 kilogramów tlenu. Wcześniejsze szacunki wahały się od kilku funtów do ponad 2000 funtów (ponad 1000 kilogramów) na sekundę.

Naukowcy uważają, że część tego tlenu może przedostać się do oceanu pod Europą, gdzie może dostarczyć energii dla życia podziemnego.

Europa jest najmniejszym z czterech księżyców galileuszowych i czwartym co do wielkości z 95 znanych księżyców Jowisza, o średnicy równikowej wynoszącej 3100 km. Według naukowców uważa się, że pod lodową powierzchnią znajduje się ogromny wewnętrzny ocean słonej wody. Ich celem jest zbadanie, czy pod powierzchnią Europy mogą istnieć warunki podtrzymujące życie.

Tak naprawdę astrobiologów w całej Europie interesuje nie tylko woda. Jego położenie na orbicie Jowisza jest również ważne dla jego potencjału biologicznego. Europa znajduje się w środku pasów radiacyjnych Jowisza.

Pasy te są wypełnione naładowanymi cząsteczkami, czyli jonami, które bombardują lodową powierzchnię Europy. To ciągłe bombardowanie dzieli cząsteczki wody na kawałki, wytwarzając tlen. Część tego tlenu może następnie przedostać się do oceanu Europy, zwiększając niepewność co do możliwości istnienia życia na Europie.

Naukowiec JADE Jamey Szalay z Uniwersytetu Princeton w New Jersey Powiedział, „Europa jest jak kula śnieżna powoli tracąca wodę w płynącym strumieniu. Z tą różnicą, że w tym przypadku strumień jest cieczą zjonizowanych cząstek unoszonych przez Jowisza przez jego niezwykłe pole magnetyczne.

„Kiedy te zjonizowane cząstki uderzają w Europę, rozbijają cząsteczkę lodu wodnego na powierzchni, tworząc wodór i tlen. W pewnym sensie cała skorupa lodowa ulega ciągłej erozji przez fale naładowanych cząstek, które ją wymiatają”.

Odniesienie do magazynu:

1. Szalay, J. R., Allegrini, F., Ebert, R. W. i in. Produkcja tlenu w wyniku rozpadu lodu na wodach powierzchniowych w Europie. Nat Astron (2024). Identyfikator cyfrowy: 10.1038/s41550-024-02206-x