Jupiter se maan Europa is miskien die interessantste hemelliggaam in die Sonnestelsel vir astrobioloë. Europa is effens kleiner as ons Maan, maar anders as dit het dit 'n oppervlak van ys, waaronder 'n oseaan van vloeibare water sowat honderd kilometer diep lê. Die bestaan van 'n oseaan onder Europa se yslaag kan as taamlik betroubaar bevestig word. Die oppervlak is amper sonder meteorietkraters, maar dit is volop met krake, foute en kolle van "chaotiese landskap" wat bestaan uit gebreekte, gemengde en bevrore ysblokke. Europa se binneland ontvang kragtige getyverhitting (soos dié van buurmaan Io, alhoewel in 'n mindere mate), wat beteken dat vulkane op die seebodem moet uitbars en die see van voedingstowwe en energiebronne voorsien – die nodige voorwaardes vir bewoonbaarheid . Op die oppervlak van Europa heers koue van minus 160 tot minus 220 grade, en daarom is die dikte van die ysbedekking minstens etlike kilometers. Om die laaste oseaan te verken sal 'n baie moeilike taak wees, en as 'n eerste stap sal wetenskaplikes die Europa Clipper-sonde na die Jupiter-stelsel stuur, wat Europa en ander mane van die gasreus sal bestudeer deur verskeie nabygeleë verbyvlugte. Een van die missie se doelwitte sal wees om Europa se ysige dop met behulp van radar te ondersoek. Die moontlikhede van hierdie metode hang aansienlik af van die samestelling van die ys. ’n Onsuiwerheid van sout sal dit moeilik maak vir radiogolwe om binne te dring, en as die dop nie baie dik is nie en uit suiwer ys bestaan, kan die apparaat dalk daardeur skyn. Wetenskaplikes van die Universiteit van Texas onder leiding van Natalie Wolfenbarger stel voor dat die mantel minder sout kan bevat as wat verwag is, en die rede hiervoor is onderwater sneeu, wat in Europa se oseaan van onder af na bo kan beweeg.
Op Aarde groei die yslaag oor die see hoofsaaklik as gevolg van die vriesing van die water onder, by die ys-water-koppelvlak. In die Antarktiese see is nog 'n meganisme waargeneem wat die dikte van die ys verhoog – "sneeu" van onderverkoelde water wat onder die ys ophoop. Watter verskynsels kan die oorsaak van so 'n onderwater "sneeuval" wees? Die vriespunt van water daal onder druk – met ongeveer 'n graad vir elke 130 atmosfeer. In die Aarde se oseane stem dit ooreen met 'n toename in diepte van 1,300 10 meter, en onder die ys van Europa – tot ongeveer 400 kilometer. Aan die onderkant van die Mariana-sloot en die Europa-oseaan is die druk amper dieselfde – eersgenoemde se diepte is tien keer minder, maar die aarde se swaartekrag is sewe keer groter as dié van Europa. Daarom vries die soutwater heel onder by 'n temperatuur van amper tien grade onder nul. Daarbenewens word die water aan adiabatiese verhitting en verkoeling onderwerp – temperatuurverandering tydens drukspronge en gebrek aan hitte-uitruiling met die omgewing. As gevolg van die kleiner saamdrukbaarheid verander sy temperatuur nie soveel as dié van lug in pompe en kompressors nie, maar met groot veranderinge in druk word hierdie proses merkbaar: die koëffisiënt is ongeveer een graad per 4 atmosfeer (30 kilometer op Aarde, XNUMX kilometer). oor Europa). Groot volumes water wat styg of sink versuim om met die omringende water te meng en die temperatuur daarvan te verander, en water wat van groot diepte af styg, kan om twee redes onderverkoel word: as gevolg van adiabatiese afkoeling tydens dekompressie; en die uitlaattemperatuur as dit onder die vriespunt van die oppervlak was.
Sommige van die onderverkoelde water vries en vorm baie suiwer naaldvormige ys. Hierdie ys dryf op en sluit aan by die ysplaat aan die oppervlak. Wetenskaplikes het gevind dat die yskors wat tydens 'n eenvormige vriespunt gevorm word, byvoorbeeld weens die geleidelike afkoeling van die maan se binnekant, hoofsaaklik uit bevrore ys sal bestaan. As die yslaag onderhewig is aan verdunning, soos deur tektoniek, vulkaniese uitbarstings of ongelyke sonverhitting, sal nuwe ys in die verdunde area vorm as gevolg van "omgekeerde sneeuval." In Europa is die yslaag baie dinamies.
Dit het onder meer verskeie kere heeltemal omgeslaan, langs die see gegly, en die ekwatoriale streke met 'n bietjie meer sonverhitting en dun ys het naby die pole beland. Daarom kan "onderwater sneeuval" aansienlik bydra tot die vorming van nuwe ys. So kan 'n deel van Europa se yslaag baie keer minder sout bevat as wat voorheen gedink is. Dit bemoeilik die wetenskaplikes se taak: aan die een kant is suiwer ys makliker om met radar op 'n groter diepte te “verlig”, en aan die ander kant is die soutinhoud op Europa se oppervlak hoog. Dit kan bloot 'n gevolg wees van sublimasie van ys vanaf die oppervlak, of dit kan die samestelling van ys weerspieël wat gevorm word deur die direkte vriesing van water wat na die oppervlak in skeure en chaotiese landskappe gestyg het. Europa se ys is waarskynlik baie vlekkerig – sommige dik, sommige dun, ander sout en ander skoon – en kan kragtiger en buigsame radars benodig om dit in detail te bestudeer. Aan die ander kant maak dit die werk van toekomstige astrobioloë makliker: onstuimige prosesse in die yskors kan vars bevrore water van die oseaan na die oppervlak self vervoer, waar die monsters daarvan baie makliker sal wees om te bestudeer.
Foto: NASA/JPL-Caltech
