تخفي أقمار المشتري محيطات عملاقة تحت سطح الأرض – ترسل مهمتان قادمتان مركبات فضائية لمعرفة ما إذا كانت هذه الأقمار يمكن أن تدعم الحياة

في 13 أبريل 2023 ، من المقرر أن تطلق وكالة الفضاء الأوروبية صاروخًا يحمل مركبة فضائية متجهة إلى كوكب المشتري. سوف يقضي مستكشف أقمار المشتري الجليدي – أو JUICE – ثلاث سنوات على الأقل على أقمار المشتري بعد وصوله في عام 2031. وفي أكتوبر 2024 ، تخطط ناسا أيضًا لإطلاق مركبة فضائية آلية تسمى Europa Clipper إلى أقمار المشتري ، مما يبرز الاهتمام المتزايد بها. هذه الأماكن البعيدة ، ولكن الرائعة ، في النظام الشمسي.

أنا عالم كواكب يدرس بنية وتطور الكواكب والأقمار الصلبة في النظام الشمسي.

هناك العديد من الأسباب التي تجعلني وزملائي نتطلع إلى الحصول على البيانات التي نأمل أن يرسلها JUICE و Europa Clipper إلى الأرض في 2030. ولكن ربما تكون المعلومات الأكثر إثارة تتعلق بالمياه. ثلاثة من أقمار المشتري – يوروبا وجانيميد وكاليستو – هي موطن لمحيطات كبيرة تحت الأرض من المياه السائلة التي يمكن أن تدعم الحياة.

قابل Io و Europa و Ganymede و Callisto

كوكب المشتري لديه عشرات الأقمار. أربعة منهم على وجه الخصوص تهم علماء الكواكب.

Io و Europa و Ganymede و Callisto ، مثل قمر الأرض ، عوالم كبيرة نسبيًا كروية معقدة. أرسلت بعثتان سابقتان لوكالة ناسا مركبة فضائية لتدور حول نظام المشتري وجمعت البيانات عن هذه الأقمار. دارت مهمة جاليليو حول كوكب المشتري من عام 1995 إلى عام 2003 وأدت إلى اكتشافات جيولوجية على جميع الأقمار الأربعة الكبيرة. لا تزال مهمة جونو تدور حول كوكب المشتري حتى اليوم وقد زودت العلماء برؤية غير مسبوقة لتكوين كوكب المشتري وهيكله وبيئة الفضاء.

كشفت هذه البعثات وغيرها من الملاحظات أن Io ، الأقرب من الأربعة إلى كوكبها المضيف ، تعج بالنشاط الجيولوجي ، بما في ذلك بحيرات الحمم البركانية والانفجارات البركانية والجبال التي تشكلت بشكل تكتوني. لكنها ليست موطنا لكميات كبيرة من المياه.

في المقابل ، تتمتع أوروبا وجانيميد وكاليستو بمناظر طبيعية جليدية. سطح يوروبا عبارة عن أرض عجائب متجمدة ذات تاريخ شاب ولكنه معقد ، وربما يتضمن نظائر جليدية من الصفائح التكتونية والبراكين. جانيميد ، أكبر قمر في النظام الشمسي بأكمله ، أكبر من عطارد وله مجال مغناطيسي خاص به يتولد داخليًا من قلب معدني سائل. يبدو كاليستو خاملًا إلى حد ما مقارنة بالآخرين ، ولكنه بمثابة كبسولة زمنية ثمينة من الماضي القديم لم يعد متاحًا على الأسطح الشبابية في أوروبا وآيو.

الأكثر إثارة من ذلك كله: من شبه المؤكد أن يوروبا وجانيميد وكاليستو تمتلك محيطات من المياه السائلة تحت الأرض.

عوالم المحيط

تمتلك أوروبا وجانيميد وكاليستو أسطحًا باردة تبلغ مئات الدرجات تحت الصفر. في درجات الحرارة هذه ، يتصرف الجليد مثل الصخور الصلبة.

لكن تمامًا مثل الأرض ، كلما تعمقت تحت الأرض على هذه الأقمار ، زادت سخونتها. انزل بعيدًا بما فيه الكفاية وستصل في النهاية إلى درجة الحرارة حيث يذوب الجليد في الماء. بالضبط إلى أي مدى يحدث هذا الانتقال على كل من الأقمار هو موضوع نقاش يأمل العلماء في حله مع JUICE و Europa Clipper. في حين أن الأعماق الدقيقة لا تزال غير مؤكدة ، فإن العلماء واثقون من وجود هذه المحيطات.

أفضل دليل على هذه المحيطات يأتي من المجال المغناطيسي لكوكب المشتري. المياه المالحة موصلة للكهرباء. لذلك أثناء انتقال هذه الأقمار عبر المجال المغناطيسي للمشتري ، فإنها تولد مجالًا مغناطيسيًا ثانويًا أصغر حجمًا يشير للباحثين إلى وجود محيط تحت الأرض. باستخدام هذه التقنية ، تمكن علماء الكواكب من إظهار أن الأقمار الثلاثة تحتوي على محيطات تحت الأرض. وهذه المحيطات ليست صغيرة – فقد يحتوي محيط أوروبا وحده على أكثر من ضعف مياه جميع محيطات الأرض مجتمعة.

السؤال التالي الواضح والمحير هو ما إذا كانت هذه المحيطات يمكن أن تدعم الحياة خارج كوكب الأرض. الماء السائل هو جزء مهم مما يجعل العالم صالحًا للسكنى ، ولكنه بعيد عن المطلب الوحيد للحياة. تحتاج الحياة أيضًا إلى طاقة ومركبات كيميائية معينة بالإضافة إلى الماء لتزدهر. لأن هذه المحيطات مخبأة تحت أميال من الجليد الصلب ، فإن ضوء الشمس والتمثيل الضوئي خارج. لكن من المحتمل أن توفر مصادر أخرى المكونات المطلوبة.

في أوروبا ، على سبيل المثال ، يغطي المحيط المائي السائل منطقة داخلية صخرية. يمكن أن يوفر قاع البحر الصخري هذا الطاقة والمواد الكيميائية من خلال البراكين تحت الماء التي يمكن أن تجعل محيط يوروبا صالحًا للسكنى. ولكن من المحتمل أيضًا أن يكون محيط أوروبا مكانًا عقيمًا وغير مضياف – يحتاج العلماء إلى مزيد من البيانات للإجابة على هذه الأسئلة.

البعثات القادمة من وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا

تم إعداد JUICE و Europa Clipper لإعطاء العلماء معلومات تغير قواعد اللعبة حول إمكانية سكن أقمار المشتري. بينما ستجمع كلتا المهمتين بيانات عن أقمار متعددة ، سيقضي JUICE وقتًا في الدوران والتركيز على Ganymede ، وسيقوم Europa Clipper بالعشرات من الرحلات الجوية القريبة من Europa.

ستحمل كلتا المركبتين الفضائيتين مجموعة من الأدوات العلمية المصممة خصيصًا لاستكشاف المحيطات. سيسمح الرادار الموجود على متن الطائرة لـ JUICE و Europa Clipper بالتحقيق في الطبقات الخارجية للجليد الصلب. يمكن للرادار أن يكشف عن أي جيوب صغيرة من الماء السائل في الجليد ، أو ، في حالة أوروبا ، التي تحتوي على طبقة جليدية خارجية أرق من Ganymede و Callisto ، نأمل أن تكتشف المحيط الأكبر.

كما ستكون أجهزة قياس المغناطيسية في كلتا المهمتين. ستمنح هذه الأدوات العلماء الفرصة لدراسة المجالات المغناطيسية الثانوية الناتجة عن تفاعل المحيطات الموصلة مع مجال المشتري بتفاصيل كبيرة ونأمل أن تعطي الباحثين أدلة على الملوحة وأحجام المحيطات.

سيلاحظ العلماء أيضًا اختلافات صغيرة في جاذبية الأقمار من خلال تتبع الحركات الدقيقة في مداري المركبتين الفضائيتين ، مما قد يساعد في تحديد ما إذا كان قاع أوروبا يحتوي على براكين توفر الطاقة والكيمياء اللازمتين للمحيطات لدعم الحياة.

أخيرًا ، ستحمل كلتا المركبتين مجموعة من الكاميرات وأجهزة استشعار الضوء التي ستوفر صورًا غير مسبوقة للجيولوجيا وتكوين الأسطح الجليدية للأقمار.

ربما في يوم من الأيام ، ستتمكن المركبة الفضائية من الحفر عبر أميال من الجليد الصلب في أوروبا أو جانيميد أو كاليستو واستكشاف المحيطات مباشرة. حتى ذلك الحين ، تعتبر الملاحظات من المركبات الفضائية مثل JUICE و Europa Clipper أفضل رهان للعلماء للتعرف على عوالم المحيطات هذه.

عندما اكتشف جاليليو هذه الأقمار في عام 1609 ، كانت أول أجسام معروفة تدور حول كوكب آخر بشكل مباشر. كان اكتشافهم هو المسمار الأخير في نعش النظرية القائلة بأن الأرض – والبشرية – تكمن في مركز الكون. ربما هذه العوالم لديها مفاجأة متواضعة أخرى في المتجر.