ربما يكون قمر كوكب المشتري يوروبا هو أكثر الأجرام السماوية إثارة للاهتمام في النظام الشمسي لعلماء الأحياء الفلكية. يوروبا أصغر قليلاً من قمرنا ، لكن على عكسه ، لديه سطح من الجليد ، يقع تحته محيط من الماء السائل بعمق حوالي مائة كيلومتر. يمكن اعتبار وجود محيط تحت الغطاء الجليدي يوروبا مؤكدًا إلى حد ما. السطح خالي تقريبًا من الحفر النيزكية ، ولكنه مليء بالشقوق والصدوع وبقع "المناظر الطبيعية الفوضوية" التي تتكون من كتل جليدية متصدعة ومختلطة ومتجمدة. يتلقى الجزء الداخلي من أوروبا تسخينًا قويًا للمد والجزر (مثل تسخين القمر المجاور Io ، وإن كان بدرجة أقل) ، مما يعني أن البراكين يجب أن تندلع في قاع المحيط ، مما يزود المحيط بالمغذيات ومصادر الطاقة - الشروط اللازمة للحياة. على سطح أوروبا ، يسود البرد من 160 درجة تحت الصفر إلى 220 درجة تحت الصفر ، وهذا هو السبب في أن سمك الغطاء الجليدي لا يقل عن عدة كيلومترات. سيكون استكشاف المحيط الأخير مهمة صعبة للغاية ، وكخطوة أولى ، سيرسل العلماء مسبار Europa Clipper إلى نظام المشتري ، والذي سيدرس أوروبا وأقمار أخرى لعملاق الغاز من خلال رحلات طيران قريبة متعددة. سيكون أحد أهداف المهمة هو فحص القشرة الجليدية يوروبا باستخدام الرادار. تعتمد إمكانيات هذه الطريقة بشكل كبير على تكوين الجليد. سيجعل شوائب الملح من الصعب اختراق موجات الراديو ، وإذا لم تكن القشرة سميكة جدًا وتتكون من جليد نقي ، فقد يتمكن الجهاز من التألق من خلاله. يقترح علماء جامعة تكساس بقيادة ناتالي ولفنبارغر أن الوشاح قد يحتوي على ملح أقل من المتوقع ، والسبب في ذلك هو الثلج تحت الماء ، والذي يمكن أن يتحرك في محيط أوروبا من الأسفل إلى الأعلى.
على الأرض ، ينمو الغطاء الجليدي فوق البحار بشكل رئيسي بسبب تجمد الماء أدناه ، عند السطح البيني للجليد والماء. في بحار أنتاركتيكا ، لوحظت آلية أخرى تزيد من سمك الجليد - "ثلج" من المياه فائقة البرودة التي تتراكم تحت الجليد. ما هي الظواهر التي يمكن أن تكون سبب مثل هذا "تساقط الثلوج" تحت الماء؟ تنخفض نقطة تجمد الماء تحت الضغط - بمقدار درجة تقريبًا لكل 130 ضغطًا جويًا. في محيطات الأرض ، يتوافق هذا مع زيادة في العمق بمقدار 1,300 متر ، وتحت جليد أوروبا - إلى حوالي 10 كيلومترات. في قاع خندق ماريانا ومحيط أوروبا ، يكون الضغط متماثلًا تقريبًا - عمق الأول أقل بعشر مرات ، لكن جاذبية الأرض أكبر بسبع مرات من جاذبية أوروبا. لذلك ، فإن الماء المالح في القاع يتجمد عند درجة حرارة تقارب عشر درجات تحت الصفر. بالإضافة إلى ذلك ، يتعرض الماء للتسخين والتبريد الحراري - تغير درجة الحرارة أثناء قفزات الضغط وقلة التبادل الحراري مع البيئة. نظرًا لصغر قابلية الانضغاط ، لا تتغير درجة حرارته بقدر تغيرات الهواء في المضخات والضواغط ، ولكن مع التغيرات الكبيرة في الضغط ، تصبح هذه العملية ملحوظة: يكون المعامل حوالي درجة واحدة لكل 400 من الغلاف الجوي (4 كيلومترات على الأرض ، 30 كيلومترًا) في أوروبا). تفشل كميات كبيرة من الماء الصاعد أو الغرق في الاختلاط بالمياه المحيطة وتغيير درجة حرارته ، ويمكن أن يصبح الماء المتصاعد من أعماق كبيرة مبردًا للغاية لسببين: بسبب التبريد ثابت الحرارة أثناء تخفيف الضغط ؛ ودرجة حرارة المخرج إذا كانت أقل من نقطة التجمد على السطح.
يتجمد بعض الماء الفائق البرودة ، مكونًا ثلجًا حويبيًا نقيًا جدًا. يطفو هذا الجليد لأعلى وينضم إلى الغطاء الجليدي على السطح. وجد العلماء أن القشرة الجليدية التي تشكلت أثناء التجميد المنتظم ، على سبيل المثال بسبب التبريد التدريجي لداخل القمر ، ستتكون أساسًا من الجليد المتجمد. إذا كان الغطاء الجليدي عرضة للترقق ، مثل التكتونية أو الانفجارات البركانية أو التسخين الشمسي غير المتكافئ ، فسوف يتشكل جليد جديد في المنطقة الضعيفة بسبب "تساقط الثلوج المقلوب". في أوروبا ، الغطاء الجليدي ديناميكي للغاية.
من بين أمور أخرى ، انقلبت بالكامل عدة مرات ، وانزلق على طول المحيط ، وانتهى الأمر بالمناطق الاستوائية مع المزيد من التسخين الشمسي والجليد الرقيق بالقرب من القطبين. لذلك ، يمكن أن يساهم "تساقط الثلوج تحت الماء" بشكل كبير في تكوين جليد جديد. وبالتالي ، قد يحتوي جزء من صفيحة يوروبا الجليدية على ملح أقل بعدة مرات مما كان يعتقد سابقًا. هذا يعقد مهمة العلماء: فمن ناحية ، من السهل "تنوير" الجليد النقي بالرادار على عمق أكبر ، ومن ناحية أخرى ، محتوى الملح على سطح يوروبا مرتفع. قد يكون ببساطة نتيجة لتسامي الجليد من السطح ، أو قد يعكس تكوين الجليد المتكون من التجميد المباشر للمياه التي ارتفعت إلى السطح في الصدوع والمناظر الطبيعية الفوضوية. من المحتمل أن تكون صفيحة أوروبا الجليدية غير مكتملة للغاية - بعضها سميك وبعضها رقيق وبعضها مالح وبعضها نظيف - وقد تتطلب رادارات أكثر قوة ومرونة لدراستها بالتفصيل. من ناحية أخرى ، فإنه يجعل عمل علماء الأحياء الفلكية المستقبليين أسهل: العمليات المضطربة في القشرة الجليدية قد تنقل المياه الطازجة المجمدة من المحيط إلى السطح نفسه ، حيث ستكون عيناتها أسهل بكثير للدراسة.
الصورة: NASA / JPL-Caltech
