کشف شواهد جدید از وجود آب در قمر اروپا

آرتور سی کلارک نویسنده‌ی شهیر داستان‌های علمی تخیلی، پیش‌بینی کرده بود که قمر اروپا ممکن است، مکان مناسبی برای شکل‌گیری حیات فرازمینی باشد. اکنون با کشف شواهد جدید، به نظر می‌رسد که پیش‌بینی کلارک درست بوده است. آرتور سی کلارک، در رمان ۲۰۱۰: ادیسه فضایی دوم، ایده‌ی وجود حیات در قمر اروپا را مطرح کرده بود. دانشمندان نتایج یافته‌های خود را روز دوشنبه در نشریه‌ی Nature Astronomy منتشر کردند.

اگر وجود این آبفشان‌ها به اثبات برسد و دانشمندان بتوانند نشان دهند، این بخارهای آب به اقیانوس زیر سطحی اروپا مرتبط‌ هستند،می‌توان به کشف حیات در قمر مشتری امیدوار بود. چرا که یافتن شواهدی از حیات در اعماق این قمر یخی نیاز به حفاری تا ۲۵ کیلومتر دارد (چنین عملیات حفاری، تاکنون حتی در زمین هم انجام نشده)، اما با وجود آبفشان‌ها، کاوشگرهای آینده‌ی اروپا، بدون نیاز به حفاری، قادر به نمونه‌برداری از اقیانوس‌های اروپا خواهند بود.

اکنون، دو ماموریت برای سفر به اروپا برنامه‌ریزی شده است. ماموریت‌های آتی، ناسا و آژانس اروپا کاوشگرهای اروپا کلیپر (Europa Clipper) و جویس (JUICE، مخفف کاوشگر اقمار یخی مشتری) هستند که به حل معمای قمر اروپا کمک خواهند کرد. کاوشگر جویس، اولین ماموریت علمی کلاس بزرگ برنامه «چشم‌انداز کیهانی ۲۰۱۵-۲۰۲۵ آژانس فضایی اروپا خواهد بود. انتظار می‌رود، کاوشگر جویس تا سال ۲۰۳۰ به سیاره مشتری برسد و در ماموریتی سه ساله به اکتشاف اقمار مشتری بپردازد.

در همین حال، کلیپر، ماموریت بین سیاره‌ای ناسا است که قرار است بین سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۵ به قمر اروپا فرستاده شود. کلیپر، مشاهدات فضاپیمای گالیله را ادامه خواهد داد که توانسته بود، وجود اقیانوس زیر سطحی اروپا را به اثبات برساند. فضاپیمای گالیله هشت سال را در مدار اطراف مشتری گذراند و در ۱۶ دسامبر ۱۹۹۷، نزدیک‌ترین گذر نزدیک خود را در اطراف اروپا انجام داد. در این گذر نزدیک که گالیله را به فاصله‌ی ۴۰۲ کیلومتری اروپا رساند، حسگرهای کاوشگر سیگنال‌های غیرمنتظره‌ای را کشف کردند که دانشمندان قادر به توضیح آن نبودند.

تصویر هنری از آبفشان‌های اروپا. اقیانوس عظیم اروپا که میزان آب آن دو برابر همه اقیانوس‌های زمین است، با لایه‌های یخی بسیار سرد و سختی که ضخامتی نامشخص دارند محافظت می‌شود

در ابتدا، برنامه‌ی ناسا فرستادن کاوشگر کلیپر به مدار اروپا بود. اما ناسا در نهایت تصمیم گرفت که به‌علت تاثیر شدید تابش‌های ناشی از سپر مغناطیسی مشتری در مدار این قمر، کاوشگر کلیپر را در یک مدار بیضوی در اطراف مشتری مستقر کند که در آن کلیپر می‌تواند، در نهایت ۴۵ ماموریت گذر نزدیک را در اروپا انجام دهد. ژیانج جیا، فیزیکدان فضایی از دانشگاه میشیگان و نویسنده اصلی پژوهش جدید، گفت:

فرضیه وجود آبفشان در قمر اروپا، رفته رفته به واقعیت نزدیک می‌شود. این می‌تواند خبر بسیاری خوبی برای اکتشافات آینده باشد.

جیا که در مورد کاوشگرهای آینده خوش‌بین است، در ادامه گفت:

با توجه به شواهدی که در حال حاضر موجود است، به احتمال زیاد کاوشگر آینده‌ی اروپا می‌تواند سنجش‌های مستقیمی از آبفشان‌های اروپا انجام دهد. این مشاهدات اطلاعات مهمی برای ارزیابی پتانسیل وجود حیات در اروپا فراهم خواهند کرد.

دانشمندان از سال ۲۰۱۲، پس از اینکه تلسکوپ فضایی هابل توانست، تصاویری از آبفشان‌هایی در قطب جنوب اروپا ثبت کند، گمان می‌کنند که ممکن است اروپا دارای آبفشان‌هایی باشد. پس از آن، مجموعه‌ای دیگر از تصاویر که در سال‌های ۲۰۱۴ و ۲۰۱۶ به ثبت رسیدند، شواهد دیگری از وجود، یک نقطه‌ی داغ غیرمعمول در نزدیکی خط استوا اروپا به‌دست آوردند. این آبفشان‌ها به قدری قوی بودند که برخی از آن‌ها به ارتفاع ۱۹۳ کیلومتری سطح قمر می‌رسیدند. در مقابل، بزرگ‌ترین آبفشان‌های زمین، به ارتفاعی بیش از چند ده متر نمی‌رسند. به‌عنوان مثال، الد فیتفول، آبفشان معروفی در پارک ملی یلواستون است که فوران‌های آن تا ۵۶ متر سطح زمین پرتاب می‌شوند.

ماموریت گالیله، یک نقص بزرگ داشت، قوی‌ترین آنتن این کاوشگر نتوانست باز شود و به‌همین دلیل، اطلاعات ارسالی کاوشگر به زمین به‌شدت محدود شد. با وجود این، جیا که در زمان ماموریت گالیله، دانشجو بود، فکر می‌کرد که در صورت وجود آبفشان، گالیله احتمالا علائم آن را با دستگاه مغناطیس‌سنج و آنتن موج پلاسمای خود حس کرده است. مارگارت کیوالسون، فیزیکدان فضایی از دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس که پژوهشگر اصلی مغناطیس سنج گالیله بود، این گفته‌ی جیا را تایید کرد.

کیوالسون در کنفرانس خبری روز دوشنبه، گفت:

در یکی از گذرهای نزدیک که فاصله‌ی کاوشگر به سطح اروپا بسیار کم شده بود، ما علائمی دریافت کردیم که قابل فهم نبودند.

در واقع، گالیله با نزدیک‌تر شدن به قمر، میدان مغناطیسی شدید اروپا را شناسایی کرده بود. سپس اطلاعات آنتن موج پلاسما، امواج غیر معمولی دریافت کرد که می‌توانستند به ذرات باردار پرانرژی مرتبط باشند. این یافته‌ها در آن زمان قابل درک نبودند، اما دقیقا همان چیزی بودند که دانشمندان انتظار داشتند در نزدیکی یک آبفشان شور مشاهده کنند. اما محیط اطراف قمر اروپا که دائما به وسیله‌ی میدان مغناطیسی قوی مشتری و جو خود قمر تحت تاثیر قرار می‌گیرد، پیچیده است. بنابراین جیا، کیوالسون و همکارانش، مدل‌هایی را بر اساس اطلاعات هابل و برخی فرضیه‌های خود شبیه‌سازی کردند. به گفته‌ی جیا، نتایج این مدل‌سازی‌ها، با آنچه تصور می‌کردیم، مطابقت داشت.

کیوالسون که دو دهه‌ی قبل این اطلاعات را جمع‌آوری کرده بود، تصور وجود چنین آبفشان‌هایی را نکرده بود و از این جهت با این کشف، شگفت زده شد، او گفت:

ما دوباره به اطلاعات کاوشگر گالیله رجوع کردیم و دریافتیم که این سیگنال‌ها همان چیزی بودند که باید از یک آبفشان انتظار می‌داشتیم.

منبع آبفشان هنوز مشخص نیست. بر اساس فرضیه‌ی پیشرو، آبفشانی که از دل اقیانوس زیر سطحی اروپا خارج می‌شود، همچون منافذ بستر اقیانوس‌های زمین به واسطه فعالیت‌های هیدروترمال به سمت بالا حرکت می‌کند. از آنجایی که دانشمندان باور دارند، آب ماده‌ای کلیدی برای حیات است، اروپا، با وجود آبفشان‌ها، فعالیت‌های هیدروترمالی و اقیانوسی که در زیر سطح یخی خود پنهان کرده، ممکن است، شرایط مطلوبی برای میزبانی حیات داشته باشد.

اما جیا در این مورد محتاط است، او می‌گوید، امکان دارد که این آب منشأ دیگری هم داشته باشد. برخی پژوهشگران پیشنهاد داده‌اند که ممکن است، یک دریاچه زیرزمینی بین لایه‌های یخ ضخیم اروپا مدفون شده باشد. رفتار آبفشان‌های اروپا هم غیر قابل پیش‌بینی است. در ابتدا، از آنجایی که آبفشان‌ها در زمانی‌هایی دیده می‌شدند که این قمر به دورترین فاصله‌ی خود از مشتری می‌رسید، تصور می‌شد که آبفشان‌ها ممکن است، ناشی از فشار جزر و مد (اصطکاک ناشی از کشش گرانشی مشتری که مایع داخلی قمر اورپا را نگه می‌دارد) به بیرون رانده شده باشند.

اما دیگر مشاهدات تلسکوپ هابل قادر به تایید این موضوع نبودند. جیا امیدوار است که این مقاله الهام‌بخش پژوهشگران دیگر برای ادامه بررسی آبفشان‌های اروپا باشد. شاید پژوهشگران دیگری بتوانند، سرنخ‌هایی را از اطلاعات قدیمی چند ساله به دست بیاورند. و زمانی که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) راه‌اندازی شود، بتواند تصاویر واضح‌تری از قمر اروپا در اختیار دانشمندان قرار دهد. اما همانطور که می‌دانید، پژوهشگران باید بیشتر از قبل منتظر راه‌اندازی قدرتمندترین تلسکوپ فضایی جهان باشند.گفته می‌شود که زمان شروع ماموریت جیمز وب تا سال ۲۰۲۰ به تاخیر افتاده است. پیش از این قرار بود که تلسکوپ فضایی جیمز وب، امسال به فضا پرتاب شود. اما به نظر می‌رسد، با توجه به تاخیرهای زیاد طی سال‌های اخیر، هزینه‌های ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب به طور چشمگیری افزایش یافته است و همین موجب شده است که برنامه ماموریت جیمز وب دائما به تاخیر بیفتد.

در تصویر گرافیکی که مشاهده می‌کنید، ضخامت لایه‌های مختلف قمر اروپا (بر اساس دانسته‌های فعلی) نشان داده شده‌اند

الیزابت تورتل، دانشمند علوم سیاره‌ای از آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز و یکی از پژوهشگران اصلی ماموریت کلیپر، گفت:

در صورت پیدا شدن آبفشانی در اروپا، ابزارهای کلیپر می‌توانند، ترکیب شیمیایی این آبفشان را اندازه‌گیری کنند.

کاوشگر کلیپر، به دنبال مولکول‌های مرتبط به فعالیت‌های زیست‌شناختی خواهد بود.

تورتل در کنفرانس خبری دوشنبه، با احتیاط گفت:

 اما بین توانایی اندازه‌گیری برخی ترکیب‌های خاص و کشف حیات احتمالی، تفاوت زیادی است.

ویلیام اسپارکس، اخترشناسی از موسسه علوم تلسکوپ فضایی(Stsci) در بالتیمور و پژوهشگری اصلی تیمی که شواهدی از آبفشان‌های سطحی اروپا کشف کرده بود، گفت که تایید یافته‌های توسط تیم‌های پژوهشی مختلف خوب است. اسپارکس گفت:

اروپا، یکی از اقمار مشتری است که به همان اندازه ماه است، اما این قمر اقیانوس‌هایی بیش از زمین دارد که در زیر پوسته‌ی یخی خود مدفون کرده است. فکر می‌کنم، به لحاظ میزبانی از حیات، اروپا بهترین مکان فراتر از سیاره‌ی زمین است.