Księżyc Jowisza, Europa, od dawna fascynuje naukowców i miłośników astronomii. Pod jego lodową skorupą kryje się globalny ocean, który może stanowić jedno z najbardziej obiecujących miejsc do poszukiwania życia poza Ziemią. Misje kosmiczne, takie jak wysłana przez NASA sonda Europa Clipper i europejska sonda JUICE, mają na celu zbadanie tego potencjalnie zamieszkanego świata. Nie będzie to jednak łatwe. Najnowsze badania sugerują, że dotarcie do głębin Europy i zrozumienie jej chemii może być znacznie trudniejsze, niż początkowo zakładano.
Na podstawie danych ze słynnych misji Voyager i Galileo, wiemy, że Europa skrywa pod swoją zamarzniętą skorupą ocean zawierający ponad dwukrotnie więcej wody niż wszystkie oceany Ziemi razem wzięte. To właśnie ten niewyobrażalny rezerwuar cieczy sprawia, że Europa jest głównym celem w poszukiwaniu pozaziemskiego życia. Misja Europa Clipper, która jest obecnie w drodze do Jowisza, ma dotrzeć do celu w kwietniu 2030 roku. Jej zadaniem będzie ocena, czy ten lodowy księżyc może podtrzymywać życie.
Podczas planowanych 49 bliskich przelotów obok Europy, planetolodzy mają nadzieję, że sonda wykryje gigantyczne pióropusze wody lub ciepłe, płytkie kieszenie na powierzchni, zasilane przez podziemny ocean. Stanowiłoby to wygodny sposób na analizę chemii ukrytego oceanu z orbity, bez konieczności lądowania i przebijania się przez kilometrową warstwę lodu.
Turbulentna podróż w otchłań
Jednak najnowsze badania, opublikowane 23 lipca w czasopiśmie Nature Astronomy, rzucają cień na tę optymistyczną wizję. Praca autorstwa planetologa Lujendrę Ojha z Uniwersytetu Rutgers, wskazuje, że lodowa skorupa Europy działa jako znacznie potężniejsza bariera, niż dotychczas sądzono. Symulacje komputerowe, modelujące fizykę wody przemieszczającej się przez pęknięcia w lodzie, ujawniają fascynujący, ale i kłopotliwy scenariusz.
Okazuje się, że ciecz wznosząca się z oceanu poruszałaby się w sposób burzliwy, szybko tracąc ciepło i zamrażając pęknięcia – często w ciągu zaledwie kilku godzin – na długo przed dotarciem do płytszych warstw. „Jest lodowa skorupa, jest woda pod spodem i są spekulacje na temat tego, jak ta woda może wydostać się z głębi i przebyć całą drogę na powierzchnię bez zamarznięcia po drodze” – wyjaśnia Ojha. „Właśnie ten model, naszym zdaniem, obaliliśmy” – dodaje, podkreślając przełomowy charakter odkrycia.
Zamiast spokojnego, laminarnego przepływu, wznosząca się woda gwałtownie ociera się o lodowate ściany pęknięć, błyskawicznie tracąc ciepło. „Mamy tu do czynienia z ruchem w lewo i w prawo, w górę i w dół, czy też z ruchem wirowym” – tłumaczy Ojha. „W takiej sytuacji, płynna woda stygnie bardzo, bardzo szybko zbliżając się do powierzchni”.
Gdy woda szybko się ochładza, pozostaje płynna poniżej swojej standardowej temperatury zamarzania w procesie zwanym przechłodzeniem. To zjawisko, jak zauważa badanie, wywołuje tworzenie się maleńkich, miękkich kryształków lodu, znanych jako lód frazilowy, które następnie szybko narastają i zatykają drogę. Chociaż szersze pęknięcia mogłyby teoretycznie transportować większe objętości wody, wyniki sugerują, że aby zapobiec całkowitemu zamarznięciu, kanały te musiałyby być „nierealnie długie lub występować w dużej liczbie”.
Nowe wyzwania dla misji kosmicznych
Odkrycia te mogą znacząco zmienić sposób, w jaki naukowcy będą interpretować dane napływające z misji Europa Clipper oraz z misji Europejskiej Agencji Kosmicznej JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer). Sonda JUICE ma dotrzeć do Jowisza w lipcu 2031 roku i badać Jowisza wraz z trzema jego księżycami, na których podejrzewa się istnienie oceanów, czyli z Europą, Ganimedesem i Kallisto.
Jeśli te sondy kosmiczne rzeczywiście odkryją płytkie zbiorniki płynnej wody lub podobne cechy powierzchniowe, badanie Ojha sugeruje, że są one bardziej prawdopodobnie utworzone przez lokalne topnienie wewnątrz samej skorupy lodowej, a nie przez bezpośrednie wypływy z głębokiego oceanu. „To pomaga przyszłym misjom interpretować to, co znajdą, i lepiej zrozumieć, gdzie szukać śladów możliwości istnienia życia” – podsumowuje Ojha. To kluczowa zmiana perspektywy, która nie neguje możliwości istnienia życia, lecz kieruje nas do nowych obszarów poszukiwań.