Seria eksperymentów prowadzonych przez dr Ujjwal Raut z Southwest Research Institute wspiera niedawno zebrane przez Jamesa Webba Space Telescope (JWST), które znalazły dowody, że lodowata powierzchnia księżyca Jowisza Europa stale się zmienia. Lód powierzchniowy Europy krystalizuje się w różnych tempie w różnych miejscach, co może wskazywać na złożoną mieszankę procesów zewnętrznych i aktywności geologicznej wpływającej na powierzchnię.
Lód wodny można podzielić na dwie szerokie kategorie na podstawie jego struktury. Na Ziemi krystaliczny lód występuje, gdy cząsteczki wody rozmieszczają się w sześciokątnym wzorze podczas procesu zamrażania. Ale na powierzchni Europy odsłonięty lód wodny jest stale bombardowany przez naładowane cząstki, które zakłócają strukturę krystaliczną, tworząc coś, co nazywa się lodem amorficznym.
Raut, kierownik programu w sekcji nauki planetarnej SWRI, cowrot artykuł przedstawiający wyniki rozległych eksperymentów laboratoryjnych przeprowadzonych przez jego zespół w celu zrozumienia lodowatej powierzchni Europy. Eksperymenty okazały się kluczowe dla ograniczenia skal czasowych dla amorfizacji i rekrystalizacji lodu na Europie, szczególnie na terenie chaosu, w których cechy takie jak grzbiety, pęknięcia i równiny są pomieszane i uwikłane ze sobą. W połączeniu z nowymi danymi zebranymi przez JWST, Raut powiedział, że widzi rosnące dowody na płynne ocean pod lodowatą powierzchnią.
Przez ostatnie kilka dziesięcioleci naukowcy sądzili, że powierzchnia Europy była pokryta bardzo cienką warstwą amorficznego lodu chroniącego krystaliczne lód pod tą górną fornir (~ 0,5 mm głębokości). W tym nowym badaniu wykazało krystaliczny lód na powierzchni, a także na głębokości w niektórych obszarach Europa, zwłaszcza obszar znany jako Tara Regio.
„Uważamy, że powierzchnia jest dość porowata i wystarczająco ciepła w niektórych obszarach, aby pozwolić lodowi szybko rekrystalizować się” – powiedział dr Richard Cartwright, główny autor artykułu i spektroskopista w laboratorium fizyki Applied University Uniwersytetu Johns Hopkins. „Ponadto w tym samym regionie, ogólnie określanym jako region chaosu, widzimy wiele innych nietypowych rzeczy, w tym najlepszych dowodów na chlorek sodu, takie jak sól stołowa, prawdopodobnie pochodząca z oceanu wewnętrznego. Widzimy również jedne z najsilniejszych dowodów na CO2 i nadtlenku wodoru na Europa. Chemia w tym miejscu jest naprawdę dziwna i ekscytująca”.
„Nasze dane wykazały mocne wskazania, że to, co widzimy, musi pochodzić z wnętrza, być może z oceanu podpowierzchniowego prawie 20 mil (30 kilometrów) pod grubą lodową skorupą Europy” – powiedział Raut. „Ten region złamanych materiałów powierzchniowych może wskazywać na procesy geologiczne wypychające materiały podpowierzchniowe z dołu. Kiedy widzimy dowody CO2 na powierzchni, uważamy, że musi pochodzić z oceanu poniżej powierzchni. Zamieszkuj lodowatą skorupę Europy, co sprawia, że jest to tak ekscytujące, ponieważ nadal dowiadujemy się”.
Na przykład CO2 znalezione w tym obszarze obejmuje najczęstszy rodzaj węgla, który ma masę atomową 12 i zawiera sześć protonów i sześć neutronów, a także rzadszy, cięższy izotop o masie atomowej 13 z sześcioma protonami i siedmioma neutronami.
„Skąd pochodzi ten 13co2? Trudno to wyjaśnić, ale każda droga prowadzi do wewnętrznego pochodzenia, które jest zgodne z innymi hipotezami dotyczącymi pochodzenia 12co2 wykrytych w Tara Regio” – powiedział Cartwright.