الفلك

كيف تحسب سماكة القشرة الجليدية على كوكب المحيط / القمر المتجمد؟

كيف تحسب سماكة القشرة الجليدية على كوكب المحيط / القمر المتجمد؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف أحسب سمك الطبقة الجليدية العلوية في عوالم المحيطات الباردة مثل أوروبا ، إنسيلادوس ، جانيميد ، ...؟ أطلب هذا البرنامج الذي أكتبه حاليًا.

معطى / معروف: الكتلة ، نصف القطر ، متوسط ​​كثافة المعدن (بافتراض الحديد) ، الصخر (بافتراض MgSiO3) طبقة ، الجليد (على افتراض H2O) ؛ الحرارة الداخلية من تسخين المد والجزر والانحلال الإشعاعي وحرارة التكوين المتبقي ؛ التسخين الخارجي من الإشعاع الشمسي (افترض تسخينًا ثابتًا متساويًا موزعًا على السطح بأكمله أو تجاهله إذا كان غير ذي صلة / ضئيل) ؛ ضغط الغلاف الجوي أعلاه (افترض نقي N2 مع ضغط متغير أو عدم وجود جو)

المطلوب: سمك مجمد (قشرة) وطبقة منصهرة

أشياء إضافية: إذا كان من الممكن تكييف الصيغة لحساب سماكة الطبقات الصخرية للقشرة الصخرية ، سأكون ممتنًا لذلك. إذا كان ذلك ممكنًا ، فسيكون من المفيد إجراء تكيف لإيجاد سماكة القشرة الصخرية وسماكة القشرة الجليدية في القيعان حيث يلزم كلاهما.

شكرا على أي إجابة والوقت الذي أمضيته في حل هذا.


بناءً على الافتراضات ، إذا كنت موافقًا على حل تقريبي ، فيمكنك حل معادلة نقل الحرارة في حالة ثابتة.

معادلة انتقال الحرارة

تجاهل الوقت - لقد مضى وقت طويل لتحقيق التوازن.

سيكون التدفق الحراري بافتراض الخارج ومن ثم المحيط الداخلي مجموع آلية التسخين الداخلي.

سيكون من الأسهل إذا تمكنت بطريقة ما من التوصل إلى قيمة درجة حرارة السطح. يمكنك بعد ذلك حل معادلة التوصيل من خلال الثلج لدرجة الحرارة والوزن للضغط ومعرفة درجة الحرارة والضغط الذي سيتحول إلى سائل. ما عليك سوى السؤال عن سماكة طبقة الجليد للحفاظ على تدفق الحرارة الداخلي ودرجة حرارة السطح.

أنت بحاجة إلى شرط حد واحد. الطريقة الأخرى ستكون أصعب قليلاً ، بدءًا من المركز بتدفق الحرارة إلى الخارج. أنت بحاجة إلى معرفة كل من الطور والتركيب لأن الكثافة و cp يتغيران مع هذه الشروط.


قزم كوكب سيريس ربما كان لديه محيط عالمي في الماضي القديم

يقع الكوكب القزم سيريس في حزام الكويكبات ، ويحتوي على مواد غنية بالمياه تشير إلى أنه كان يتباهى ذات مرة بمحيط عالمي في ماضيه البعيد. الآن ، قد تكشف دراستان جديدتان من مهمة Dawn التابعة لناسا عن آثار محيط قديم في القشرة ، مع بقايا خلفها في الوشاح الموحل تحتها.

استخدم العلماء شد الجاذبية على مركبة الفضاء فجر التابعة لناسا لتتبع ميزات الجاذبية عبر الكوكب القزم سيريس. بالاقتران مع نماذج تطور الأسطح الجليدية ، تكشف هذه الملاحظات عن محيط متجمد في الغالب في قشرة قوية ولكنها مرنة ، مع طبقة داخلية غنية بالطين تحافظ على حركة الأشياء.

بالإشارة إلى البحث الجديد ، قالت جولي كاستيلو روجيز ، عالمة مشروع Dawn لـ ProfoundSpace.org ، "إن الأوراق [الجديدة] قد صممت استرخاء مورفولوجيا سطح سيريس على النطاق العالمي وحالات الجاذبية الشاذة الناتجة من أجل الحصول على العديد من النتائج المهمة." [صور سيريس الرائعة بواسطة فجر ناسا]


لا يزال من الممكن أن يحتوي بلوتو على محيط سائل تحت السطح

قامت مركبة الفضاء نيو هورايزونز التابعة لوكالة ناسا بالتجسس على صدوع ممتدة على بلوتو ، وهي علامة على أن الكوكب القزم قد خضع لتوسع عالمي ربما بسبب التجمد البطيء للمحيط تحت السطحي. يدعم تحليل جديد أجراه علماء جامعة براون هذه الفكرة ، ويشير إلى أن المحيط لا يزال على الأرجح موجودًا حتى اليوم. رصيد الصورة: NASA / JHUAPL / SwRI. عندما حلَّقت مركبة الفضاء نيو هورايزونز التابعة لوكالة ناسا و # 8217s بلوتو العام الماضي ، كشفت عن أدلة محيرة على أن الكوكب القزم قد يكون لديه & مدش أو كان لديه في وقت ما محيطًا سائلًا يتجول تحت قشرته الجليدية. وفقًا لتحليل جديد بقيادة دكتوراه من جامعة براون. طالب ، من المحتمل أن مثل هذا المحيط لا يزال موجودًا اليوم.

وجدت الدراسة ، التي استخدمت نموذج التطور الحراري لبلوتو المحدث ببيانات من New Horizons ، أنه إذا تجمد محيط بلوتو & # 8217s في غياهب النسيان منذ ملايين أو مليارات السنين ، فقد تسبب ذلك في انكماش الكوكب بأكمله. ولكن لا توجد علامات على حدوث انكماش عالمي يمكن العثور عليه على سطح بلوتو & # 8217. على العكس من ذلك ، أظهرت نيوهورايزونز علامات على أن بلوتو كان يتوسع.

& # 8220 بفضل البيانات المذهلة التي قدمتها New Horizons ، تمكنا من مراقبة الميزات التكتونية على سطح Pluto & # 8217s ، وتحديث نموذج التطور الحراري الخاص بنا ببيانات جديدة واستنتاج أن بلوتو على الأرجح لديه محيط تحت السطح اليوم ، & # 8221 قال نوح هاموند ، طالب دراسات عليا في قسم علوم الأرض والبيئة وعلوم الكواكب في Brown & # 8217s ، والمؤلف الرئيسي للدراسة & # 8217s.

البحث ، الذي شارك هاموند في تأليفه مع المستشارين إيمي بار من معهد علوم الكواكب في أريزونا والجيولوجي في جامعة براون مارك بارمنتير ، قيد النشر في رسائل البحوث الجيوفيزيائية.

أظهرت الصور التي أرسلتها نيو هورايزونز من مواجهتها القريبة مع حزام كويبر وأشهر قاطنيها رقم 8217 أن بلوتو كان أكثر من مجرد كرة ثلجية بسيطة في الفضاء. لها سطح غريب مصنوع من أنواع مختلفة من الجليد و [مدش] المياه والنيتروجين والميثان. بها جبال يبلغ ارتفاعها مئات الأمتار وسهل شاسعة على شكل قلب. كما أن لديها ميزات تكتونية عملاقة وصدوع متعرجة تصل إلى مئات الكيلومترات بطول 4 كيلومترات. كانت تلك السمات التكتونية هي التي دفعت العلماء إلى التفكير في أن المحيط تحت السطحي كان احتمالًا حقيقيًا لبلوتو.

& # 8220 ما أظهرته نيو هورايزونز هو أن هناك سمات تكتونية ممتدة ، والتي تشير إلى أن بلوتو خضع لفترة من التوسع العالمي ، & # 8221 قال هاموند. & # 8220A المحيط تحت السطحي الذي كان يتجمد ببطء من شأنه أن يسبب هذا النوع من التوسع. & # 8221

يعتقد العلماء أنه ربما كان هناك ما يكفي من العناصر المشعة المنتجة للحرارة داخل بلوتو & # 8217s الصخرية لإذابة جزء من الكوكب & # 8217 s قشرة الجليد. بمرور الوقت في حزام كايبر المتجمد ، سيبدأ هذا الجزء المذاب في النهاية في إعادة التجميد. الجليد أقل كثافة من الماء ، لذلك عندما يتجمد يتمدد. إذا كان بلوتو في المحيط المتجمد أو في طور التجميد ، فإن ذلك سيؤدي إلى نشوء تكتونية ممتدة على السطح ، وهذا ما رآه نيو هورايزونز.

لا توجد طرق أخرى كثيرة على بلوتو للحصول على مثل هذه الميزات. إحدى الطرق ربما كانت من خلال شد الحبل مع قمره ، شارون. لكن ديناميكيات الجاذبية النشطة بين الاثنين تراجعت منذ فترة طويلة ، وبعض التكتونيات تبدو حديثة إلى حد ما (على مقياس زمني جيولوجي). لذلك ، يعتقد العديد من العلماء أن المحيط هو السيناريو الأقوى.

لكن إذا كان لبلوتو محيط ، فما هو مصيره اليوم؟ هل يمكن أن تستمر عملية التجميد ، أم هل تجمد المحيط قبل مليار سنة؟

هذا & # 8217s حيث يأتي نموذج التطور الحراري الذي يديره Hammond وزملاؤه. يتضمن النموذج بيانات محدثة من New Horizons على قطر وكثافة بلوتو & # 8217s ، وهي معلمات رئيسية في فهم الديناميكيات في داخل بلوتو & # 8217s. أظهر النموذج أنه بسبب درجات الحرارة المنخفضة والضغط المرتفع داخل بلوتو ، فإن المحيط المتجمد تمامًا سيتحول بسرعة من الجليد الطبيعي الذي نعرفه جميعًا إلى مرحلة مختلفة تسمى الجليد II. يحتوي Ice II على بنية بلورية أكثر إحكاما من الجليد القياسي ، لذا فإن المحيط المتجمد في الجليد II سيشغل حجمًا أصغر ويؤدي إلى انكماش عالمي على بلوتو ، بدلاً من التوسع.

& # 8220 لا نرى الأشياء على السطح التي نتوقعها & # 8217d إذا كان هناك انكماش عالمي ، & # 8221 هاموند قال. & # 8220 لذا نستنتج أن الجليد II لم يتشكل ، وبالتالي فإن المحيط لم يتجمد تمامًا. & # 8221

وأشار الباحثون إلى أن هناك بعض المحاذير. يعتمد تكوين الجليد الثاني على سمك غلاف بلوتو الجليدي # 8217s. يتشكل الجليد II فقط إذا كان سمك الغلاف يبلغ 260 كيلومترًا أو أكثر. إذا كانت القشرة أرق من ذلك ، فقد يتجمد المحيط دون تكوين الجليد الثاني. وإذا كان الأمر كذلك ، فقد تجمد المحيط تمامًا دون التسبب في الانكماش.

ومع ذلك ، يقول الباحثون إن هناك & # 8217s سبب وجيه للاعتقاد بأن القشرة الجليدية تزيد عن 260 كيلومترًا. يشير نموذجهم المحدث إلى أن قشرة بلوتو الجليدية & # 8217s هي في الواقع أقرب إلى 300 كيلومتر أو أكثر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جليد النيتروجين والميثان الذي وجدته New Horizons على السطح يعزز حالة قشرة الجليد السميكة.

& # 8220 هذه الجليد الغريبة هي في الواقع عوازل جيدة ، & # 8221 قال هاموند. & # 8220 ربما يساعدون بلوتو في عدم فقد المزيد من حرارته في الفضاء. & # 8221

مجتمعة ، يدعم النموذج الجديد حالة بيئة المحيط في أبعد مناطق النظام الشمسي.

& # 8220 هذا & # 8217s مدهش بالنسبة لي ، & # 8221 قال هاموند. & # 8220 احتمال وجود موائل واسعة للمحيطات المائية السائلة بعيدًا عن الشمس على بلوتو و [مدش] وأن نفس الشيء يمكن أن يكون ممكنًا أيضًا على كائنات حزام كايبر الأخرى و [مدش] أمر لا يصدق تمامًا. & # 8221


ملخص

الكواكب الجوفية الأربعة مصحوبة بأنظمة رائعة من الأقمار والحلقات. تم اكتشاف ما يقرب من 200 قمر في النظام الشمسي الخارجي. من بين الأنظمة الحلقية الأربعة ، زحل هو الأكبر ويتكون أساسًا من جليد الماء على النقيض من ذلك ، ولدى أورانوس ونبتون حلقات ضيقة من المواد المظلمة ، وللمشتري حلقة هشة من الغبار.

12.2 أقمار المشتري الجليل

أكبر أقمار كوكب المشتري هما جانيميد وكاليستو ، وكلاهما جسمان منخفض الكثافة يتكونان من أكثر من نصف جليد مائي. يمتلك كاليستو سطحًا قديمًا مليئًا بالفوهات ، بينما يُظهر جانيميد دليلًا على نشاط تكتوني وبركاني واسع النطاق ، استمر حتى ما قبل مليار سنة. Io و Europa أكثر كثافة وأصغر ، كل منهما بحجم القمر. آيو هو أكثر الأجسام نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي. تشير العديد من الأدلة إلى أن أوروبا بها محيط عالمي من الماء السائل تحت قشرة جليدية كثيفة. يعتقد العديد من العلماء أن أوروبا قد توفر البيئة الأكثر ملاءمة في النظام الشمسي للبحث عن الحياة.

12.3 تيتان وتريتون

قمر زحل تيتان له غلاف جوي أكثر سمكًا من غلاف الأرض. توجد بحيرات وأنهار من الهيدروكربونات السائلة ، وأدلة على دورة من التبخر والتكثف والعودة إلى السطح تشبه دورة المياه على الأرض (ولكن مع الميثان السائل والإيثان). انزلقت مركبة الهبوط كاسيني-هيغنز على تيتان وأظهرت مشهدًا به صخور ، مصنوعة من جليد مائي ، متجمدة أصعب من الصخور. يتميز القمر البارد لنبتون Triton بجو رقيق للغاية وسخانات غاز النيتروجين.

12.4 بلوتو وشارون

كشفت مركبة الفضاء نيو هورايزونز أن بلوتو وشارون هما من أكثر الأشياء روعة في النظام الشمسي الخارجي. بلوتو صغير (كوكب قزم) ولكنه نشط بشكل مدهش أيضًا ، مع مناطق متناقضة من التضاريس المظلمة المليئة بالفوهات ، وأحواض جليدية النيتروجين ذات الألوان الفاتحة ، وجبال من المياه المتجمدة التي قد تطفو في الجليد النيتروجين. حتى شارون ، أكبر أقمار بلوتو ، يظهر دليلاً على وجود نشاط جيولوجي. تبين أن كل من بلوتو وشارون أكثر ديناميكية وإثارة للاهتمام مما كان يمكن تخيله قبل مهمة نيو هورايزونز.

12.5 حلقات كوكبية

تتكون الحلقات من أعداد هائلة من الجسيمات الفردية التي تدور حول كوكب قريب جدًا لدرجة أن قوى جاذبيتها يمكن أن تكسر قطعًا أكبر أو تمنع القطع الصغيرة من التجمع معًا. حلقات زحل واسعة ومسطحة وشبه مستمرة ، باستثناء عدد قليل من الفجوات. تتكون الجسيمات في الغالب من جليد مائي ، بأبعاد نموذجية لبضعة سنتيمترات. يقوم أحد قمر زحل ، إنسيلادوس ، بتفجير ينابيع المياه الحارة للحفاظ على الحلقة E الضعيفة ، والتي تتكون من بلورات جليدية صغيرة جدًا. حلقات أورانوس هي شرائط ضيقة تفصل بينها فجوات واسعة وتحتوي على كتلة أقل بكثير. حلقات نبتون متشابهة ولكنها تحتوي على مواد أقل. يرجع جزء كبير من البنية المعقدة للحلقات إلى الموجات والرنين الناجم عن أقمار داخل الحلقات أو تدور خارجها. لا يزال أصل وعمر كل من هذه الأنظمة الحلقية لغزا.


تم اختيار الأجهزة العلمية لمهمة أوروبا التابعة لوكالة ناسا

يُظهر هذا العرض الرسام & # 8217s مفهومًا لمهمة ناسا المستقبلية إلى كوكب المشتري والقمر # 8217s يوروبا حيث تقوم مركبة فضائية بعمل عدة رحلات طيران قريبة من عالم جوفيان الجليدي ، الذي يُعتقد أنه يحتوي على محيط عالمي تحت سطح الأرض. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech. أسفرت مهمة جاليليو التابعة لوكالة ناسا عن أدلة قوية على أن يوروبا ، بحجم قمر الأرض ، به محيط تحت قشرة متجمدة بسماكة غير معروفة. إذا ثبت وجود هذا المحيط العالمي ، يمكن أن يحتوي على أكثر من ضعف كمية المياه الموجودة على الأرض. مع وفرة المياه المالحة ، وقاع البحر الصخري ، والطاقة والكيمياء التي يوفرها تسخين المد والجزر ، يمكن أن يكون Europa أفضل مكان في النظام الشمسي للبحث عن الحياة الحالية خارج كوكبنا.

"لقد أثارت يوروبا إعجابنا بسطحها الجليدي الغامض والأدلة على وجود محيط شاسع ، بعد البيانات المذهلة من 11 رحلة طيران لمركبة غاليليو الفضائية منذ أكثر من عقد من الزمان ، وملاحظات هابل الأخيرة التي تشير إلى تصاعد أعمدة المياه من القمر ، & # 8221 قال جون جرونسفيلد ، المدير المساعد لمديرية المهام العلمية التابعة لوكالة ناسا في واشنطن. "نحن متحمسون لإمكانية هذه المهمة الجديدة وهذه الأدوات لكشف ألغاز يوروبا في سعينا للعثور على دليل على الحياة خارج الأرض."

يتضمن طلب ميزانية ناسا للسنة المالية 2016 مبلغ 30 مليون دولار لصياغة مهمة إلى أوروبا. سترسل المهمة مركبة فضائية تعمل بالطاقة الشمسية إلى مدار طويل دائري حول كوكب المشتري الغازي العملاق لأداء تحليق متكرر قريب من يوروبا على مدى ثلاث سنوات. في المجموع ، ستؤدي المهمة 45 رحلة طيران على ارتفاعات تتراوح من 16 ميلاً إلى 1700 ميل (25 كيلومترًا إلى 2700 كيلومتر).

تشتمل الحمولة النافعة للأجهزة العلمية المختارة على كاميرات ومقاييس طيف لإنتاج صور عالية الدقة لسطح يوروبا وتحديد تركيبته. سيحدد رادار اختراق الجليد سمك القشرة الجليدية للقمر ويبحث عن البحيرات الجوفية المشابهة لتلك الموجودة تحت القارة القطبية الجنوبية. ستحمل البعثة أيضًا مقياس مغناطيسي لقياس قوة واتجاه المجال المغناطيسي للقمر ، والذي سيسمح للعلماء بتحديد عمق وملوحة محيطه. توحي الملامح الغريبة على سطح أوروبا الجليدي بجو دافئ من الداخل. تم الحصول على هذا المنظر لسطح كوكب المشتري والقمر يوروبا # 8217s بواسطة مهمة جاليليو التابعة لناسا و # 8217s ، ويظهر صورة ملونة موضوعة ضمن فسيفساء أكبر من الصور أحادية اللون منخفضة الدقة. كان جاليليو قادرًا على مسح جزء صغير فقط من سطح القمر يوروبا & # 8217s بالألوان بدقة عالية ، وستشمل المهمة المستقبلية قدرة تصوير عالية الدقة لالتقاط جزء أكبر بكثير من سطح القمر & # 8217s. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech. ستقوم أداة حرارية بتنظيف سطح القمر المتجمد بحثًا عن الثورات البركانية الأخيرة للمياه الأكثر دفئًا ، بينما ستبحث الأدوات الإضافية عن دليل على وجود الماء والجسيمات الدقيقة في الغلاف الجوي الرقيق للقمر. رصد تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا بخار الماء فوق المنطقة القطبية الجنوبية من يوروبا في عام 2012 ، حيث قدم أول دليل قوي على أعمدة المياه. إذا تم تأكيد وجود الأعمدة و [مدش] وكانت مرتبطة بالمحيط الجوفي و [مدش] ، فسيساعد العلماء على التحقيق في التركيب الكيميائي لبيئة يوروبا & # 8217s التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن مع تقليل الحاجة إلى الحفر عبر طبقات الجليد.

في العام الماضي ، دعت ناسا الباحثين لتقديم مقترحات لأدوات لدراسة أوروبا. تمت مراجعة 33 شخصًا ، وتم اختيار تسعة منهم لمهمة ستنطلق في عشرينيات القرن العشرين.

قال كيرت نيبور ، عالم برنامج يوروبا في مقر ناسا بواشنطن: "هذه خطوة عملاقة في بحثنا عن واحات يمكن أن تدعم الحياة في ساحتنا الخلفية السماوية". "نحن على ثقة من أن هذه المجموعة المتنوعة من الأدوات العلمية ستنتج اكتشافات مثيرة في مهمة طال انتظارها."

جهاز البلازما للسبر المغناطيسي (PIMS) و [مدش] الباحث الرئيسي الدكتور جوزيف ويستليك من Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) ، لوريل ، ماريلاند. تعمل هذه الأداة جنبًا إلى جنب مع مقياس المغناطيسية وهي مفتاح لتحديد سمك قشرة الجليد Europa & # 8217s ، وعمق المحيط ، والملوحة عن طريق تصحيح إشارة الحث المغناطيسي لتيارات البلازما حول أوروبا.

التوصيف الداخلي لليوروبا باستخدام المغناطيسية (ICEMAG) و [مدش] الباحث الرئيسي د. كارول رايموند من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) ، باسادينا ، كاليفورنيا. سيقيس مقياس المغناطيسية هذا المجال المغناطيسي بالقرب من أوروبا - بالاشتراك مع أداة PIMS - يستنتج موقع وسمك وملوحة المحيط الجوفي في أوروبا باستخدام السبر الكهرومغناطيسي متعدد الترددات.

رسم خرائط مطياف التصوير لأوروبا (MISE) و [مدش] المحقق الرئيسي الدكتورة ديانا بلاني من مختبر الدفع النفاث. ستفحص هذه الأداة تكوين يوروبا ، وتحديد ورسم خرائط لتوزيعات المواد العضوية ، والأملاح ، والهيدرات الحمضية ، ومراحل الجليد المائي ، وغيرها من المواد لتحديد قابلية الحياة في محيط يوروبا.

نظام يوروبا للتصوير (EIS) و [مدش] الباحث الرئيسي الدكتورة إليزابيث ترتل من APL. ستعمل الكاميرات ذات الزاوية العريضة والضيقة الموجودة على هذا الجهاز على رسم خريطة لمعظم أوروبا بدقة 50 مترًا (164 قدمًا) ، وستوفر صورًا لمناطق سطح أوروبا بدقة تصل إلى 100 مرة.

رادار لتقييم أوروبا والسبر: المحيط إلى السطح القريب (REASON) و [مدش] الباحث الرئيسي الدكتور دونالد بلانكينشيب من جامعة تكساس ، أوستن. صُممت أداة الرادار المخترقة للجليد ذات التردد المزدوج لتمييز وصوت القشرة الجليدية Europa & # 8217s من السطح القريب إلى المحيط ، لتكشف عن الهيكل الخفي لقشرة الجليد في أوروبا والمياه المحتملة بداخلها.

نظام يوروبا للتصوير الحراري (E-THEMIS) و [مدش] الباحث الرئيسي الدكتور فيليب كريستنسن من جامعة ولاية أريزونا ، تيمبي. سيوفر "كاشف الحرارة" تصويرًا حراريًا عالي الدقة مكانيًا متعدد الأطياف لـ Europa للمساعدة في اكتشاف المواقع النشطة ، مثل الفتحات المحتملة التي تنفجر أعمدة المياه في الفضاء.

مطياف MAss لاستكشاف الكواكب / أوروبا (MASPEX) و [مدش] الباحث الرئيسي الدكتور جاك (هانتر) وايت من معهد أبحاث الجنوب الغربي (SwRI) ، سان أنطونيو. ستحدد هذه الأداة تكوين السطح والمحيط تحت السطحي عن طريق قياس الغلاف الجوي الهش للغاية لأوروبا وأي مادة سطحية يتم قذفها في الفضاء.

مطياف الأشعة فوق البنفسجية / أوروبا (UVS) و [مدش] الباحث الرئيسي الدكتور كورت ريثرفورد من SwRI. ستتبنى هذه الأداة نفس التقنية التي يستخدمها تلسكوب هابل الفضائي لاكتشاف الوجود المحتمل لأعمدة المياه المنبعثة من سطح أوروبا. سوف تكون الأشعة فوق البنفسجية قادرة على اكتشاف أعمدة صغيرة وستوفر بيانات قيمة حول تكوين وديناميكيات الغلاف الجوي المخلخل للقمر.

محلل كتلة الغبار SUrface (سودا) و [مدش] الباحث الرئيسي الدكتور ساشا كيمبف من جامعة كولورادو ، بولدر. ستقيس هذه الأداة تركيب الجسيمات الصلبة الصغيرة المقذوفة من أوروبا ، مما يتيح الفرصة لأخذ عينات مباشرة من السطح والأعمدة المحتملة على ارتفاعات منخفضة.

منفصل عن المحددات المذكورة أعلاه ، فإن تحقيقات الفضاء والتكوين البيئي بالقرب من سطح أوروبا تم اختيار أداة (SPECIES) لمزيد من التطوير التكنولوجي. بقيادة الباحث الرئيسي الدكتور مهدي بينا في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند ، سيتم تطوير هذا المقياس الطيفي الكتلي المحايد والكروماتوجراف الغازي لفرص مهمة أخرى.


البراكين العميقة داخل قمر أوروبا المتجمد يمكن أن تعني مرتعا للحياة

أوروبا تبدو وكأنها مكان معاد. يمكنك أن تتوقع ارتفاعًا متوسطًا في النهار إلى -225 درجة فهرنهايت - وهذا ليس حتى عند القطبين - ولكن وجهه المتجمد قد يخفي دفئًا غير متوقع في العمق.

بعيدًا عن الأميال من الجليد والصخور التي تشكل قشرة أوروبا ، يمكن أن يكون محيطه تحت السطحي مليئًا بالنشاط البركاني الذي ربما كان مستمرًا منذ 4.5 مليار سنة. قد يكون هذا قد جعل المحيط الجوفي لأوروبا مكانًا للحياة (على الأقل كما نعرفها) لتزدهر دون التعرض للإشعاع القاسي ومخاطر الزحف الأخرى على السطح. كما جعلت عالمة الجيوفيزياء ماري بيهونكوفا ، من جامعة تشارلز في جمهورية التشيك ، تتساءل عن مدى احتمالية تسخين أوروبا بواسطة الصهارة المنصهرة في أماكن بعيدة عن متناول الشمس.

المزيد من أوروبا

"عمد العديد من العلماء إلى نمذجة تبديد المد والجزر وانتقال الحرارة في أجسام الكواكب لعقود عديدة" ، هذا ما قاله بوهونكوفا ، الذي نشر مؤخرًا دراسة في رسائل البحث الجيوفيزيائي في مقابلة مع SYFY WIRE. "بدأت أنا وفريقي منذ عشر سنوات وقمنا مؤخرًا بتصميم نموذجنا من أجل Europa."

تحتوي الأرض على فتحات مائية حرارية تتدفق المياه الساخنة في أعماق المحيط ، حيث يكون الضغط مرتفعًا للغاية ودرجة الحرارة منخفضة جدًا بالنسبة لمعظم أشكال الحياة ، باستثناء بعض الكائنات الغريبة بشكل استثنائي ، للبقاء على قيد الحياة. مثل هذه المشاهد تعني أنه ليس خارج نطاق العلم أن نتخيل شيئًا مشابهًا (أو في هذه الحالة) في أوروبا. قد تكون الحياة الافتراضية على قمر كوكب المشتري الجليدي مشابهة للحصائر البكتيرية وديدان أحمر الشفاه والأسماك ذات الإضاءة الحيوية التي تزدهر في واحات كوكبنا المظلمة. لا يوجد مكان للطحالب لعملية التمثيل الضوئي التي لا يمكن أن تزدهر بدون ضوء الشمس. وبدلاً من ذلك ، فإن ما تعتمد عليه الحياة في هذه الأماكن الغريبة هو التخليق الكيميائي.

في المناطق الأكثر سوادًا من قاع المحيط حيث لا يمكن لأشعة الشمس اختراقها ، تتغذى البكتيريا التي تشكل حصائرًا سميكة بالقرب من الفتحات الحرارية المائية بواسطة طاقة التفاعلات الكيميائية التي تحدث كجزء من الكيمياء الجيولوجية للمناطق السحيقة والهادئة. البكتيريا التي تتجمع حول السخانات المغمورة هي كائنات كيميائية اصطناعية تقوم بتحويل المواد غير العضوية إلى طعام. إنهم قادرون على إنتاج السكر بعد أكسدة كبريتيد الهيدروجين وإضافة ثاني أكسيد الكربون والأكسجين إليه. يعني الطعام أن لديهم منافسة ، ناهيك عن الحيوانات المفترسة ، لأن أي شيء صالح للأكل نادر باستثناء الأشياء الميتة التي تغرق في القاع.

قشرة يوروبا المجمدة. الائتمان: ناسا

نظرًا لكون القمر Jovian moon Io هو أكثر العالم بركانيًا في النظام الشمسي ، نظرًا لأن الداخل يشتعل مع كوكب المشتري وربما أقماره الأخرى التي تسحبها باستمرار ، يمكن أن يتأثر يوروبا بالمثل. كان لدى Běhounková وفريقها شكوكهم لأن Europa بعيد عن المشتري أكثر من Io المزاجي. لمعرفة ما إذا كان من الممكن أن تلعب الجاذبية من عملاق الغاز وأقماره الأخرى دورًا في صنع بركان يوروبا ، فقد ابتكروا نماذج تحاكي كيفية تطور الجزء الداخلي من القمر منذ ولادته. ما وجدوه كان مفاجئًا للقمر الذي يذكرنا بشتائه الأبدي سجلات نارنيا.

يُعتقد أن يوروبا بدأ يزداد دفئًا عندما أطلق اضمحلال العناصر المشعة في عباءته كمية هائلة من الحرارة. يمارس كوكب المشتري أيضًا قوى المد والجزر التي تؤدي إلى البراكين. القمر ، الذي سمي على اسم امرأة مميتة أغراها ملك الآلهة جوبيتر (زيوس) في الأساطير اليونانية الرومانية ، يدور بالقرب بما يكفي ليشعر بالحرارة عندما تستمر قوى المد والجزر في شدها من الداخل. تنتج حرارة كافية عن هذا الأمر حتى يكون لأوروبا قلب من الصهارة السائلة التي قد تعمل على تشغيل البراكين الموجودة تحت سطح البحر.

"عناصر النويدات المشعة عبارة عن ذرات غير مستقرة ذات طاقة نووية زائدة
قال بوهونكوفا "يمكنهم إطلاقها." تحدث النويدات المشعة بشكل طبيعي في اللبنات الأساسية للكواكب والأقمار. أثناء التراكم ، يتم دمجها
في الداخل ، وخاصة في الجزء الصخري من الجثث. يستطيعون
تساعد في تسخين الجزء الداخلي من الكواكب والأقمار وما إلى ذلك
يوروبا ، يمكنهم المساعدة في الحفاظ على المحيط من التجمد ".

ستكتشف Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ESA ومهمة Europa Clipper التابعة لناسا ما إذا كان لدى أوروبا بالفعل براكين ، وربما بعض أشكال الحياة خارج كوكب الأرض ، بعد الإقلاع إلى القمر حيث يكون الشتاء دائمًا. سيكون ذلك العام المقبل بالنسبة لـ JUICE و 2024 لـ Europa Clipper. Bhounková متفائل بشأن كليهما.

"جميع نتائج JUICE و Europa Clipper ستكون مثيرة" ، "قياس مدار أوروبا يمكن أن يساعد في الكشف عن شذوذ الجاذبية عند خطوط العرض العالية ، ووجود عناصر مشتقة من الحرارة المائية قد يؤكد نشاط قاع البحر."

حتى ذلك الحين ، فإن الأسئلة حول ما إذا كانت الحياة موجودة بالفعل وكيف يمكن أن تبدو هي أسئلة ستظل تطفو في الفضاء.


المحيط السائل ينساب تحت القشرة الجليدية لكوكب زحل ، تظهر أدلة كاسيني

يختبئ محيط من المياه السائلة تحت السطح المتجمد لقمر زحل ورسكووس إنسيلادوس ، تؤكد أدلة جديدة. يقول العلماء إن وجود هذه المياه يعزز تصنيف إنسيلادوس و rsquo بين أفضل الأماكن في النظام الشمسي للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض.

أثار إنسيلادوس اهتمام الباحثين منذ عام 2005 ، عندما اكتشف مسبار ناسا ورسكووس كاسيني أعمدة غنية بالمياه تنبعث من القطب الجنوبي للقمر ورسكووس ، مما زاد من احتمال خروجها من بحر سائل مدفون. لقد عزز المسبار نفسه الآن فرضية البحر عن طريق قياس مجال الجاذبية إنسيلادوس و rsquo. راقب العلماء بعناية كيفية انحراف القمر لكاسيني عن مسارها ، وقرروا أن إنسيلادوس يجب أن يكون له كتلة في قطبه الجنوبي أكبر مما تراه العين. توصل الباحثون إلى أن المياه السائلة أكثر كثافة من الجليد ، فإن المحيط المدفون يمكن أن يساهم في هذه الكتلة المخفية. & ldquo من الصعب جدًا التوصل إلى أي تفسير للبيانات التي لا تتضمن طبقة سميكة من الماء السائل تحت الجليد ، كما يقول ديفيد ستيفنسون ، عالم الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وهو مؤلف مشارك لورقة بحثية تتحدث عن النتيجة التي ستظهر في 4 أبريل علم. على الرغم من أن بيانات الجاذبية لا تقدم دليلاً على أن السائل هو ماء وليس شيئًا آخر ، فإن الماء هو التفسير الأكثر ترجيحًا لأنه متوفر بكثرة على إنسيلادوس (وإن كان يُرى في الغالب على شكل جليد) ولأن الصخور في مكانها لن تنتج نمط الجاذبية. رأيت ، يشرح ستيفنسون.

على الرغم من أن أعمدة قد تتكون من ذوبان الجليد السطحي ، فمن المحتمل أيضًا وجود اتصال بمصدر للمياه تحت الأرض. وحقيقة أن أعمدة إنسيلادوس ورسكووس تنبع من قطبه الجنوبي ، وهو نفس الموقع الذي يوجد فيه المحيط المفترض ، هو عامل آخر لصالح تفسير المحيط المائي. "هذه النتائج الجديدة تشبه النقطة في قصة بوليسية حيث يؤكد العثور على بصمات الأصابع الفرضية القائمة على الدافع والفرصة ،" يقول لاري إسبوزيتو ، عالم الكواكب في جامعة كولورادو بولدر الذي لم يشارك في الدراسة. ستيفنسون نفسه يعترف بأنه كان متشككًا حتى الآن. & ldquo قبل هذه النتائج كنت شخصياً أعتقد أنه لم يكن من الواضح على الإطلاق أن إنسيلادوس كان به محيط ، & rdquo ستيفنسون للصحفيين خلال مؤتمر عبر الهاتف يوم الأربعاء. & ldquo يمكنك صنع الماء فقط عن طريق فرك كتل الثلج معًا ، لذلك لم يكن واضحًا بالنسبة لي أن لديك حجمًا ضخمًا. نحن نعلم الآن أننا نفعل ذلك. & rdquo

تشير بيانات Cassini & rsquos إلى وجود محيط تحت السطح يبلغ عمقه حوالي 10 كيلومترات ويغطي مساحة تقارب حجم بحيرة سوبيريور. سيتم دفنها تحت ما يقرب من 50 كيلومترًا من الجليد المتجمد. يمكن لمثل هذا الخزان أن يستضيف نظريًا شكلاً من أشكال الحياة ، والتي يُعتقد أنها تعتمد على الماء السائل. & ldquo هناك كائنات أرضية من شأنها أن تكون مريحة تمامًا في تلك البيئة ، وقال المؤلف المشارك في الدراسة جوناثان لونين ، عالم الكواكب في جامعة كورنيل. & ldquo يجعل الجزء الداخلي من إنسيلادوس مكانًا جذابًا للغاية للبحث عن الحياة.

إنسيلادوس ليس الجسم الوحيد في النظام الشمسي الذي قد يستضيف محيطًا تحت الأرض. يُعتقد أن كوكب المشتري ورسكووس مون يوروبا ، وهو هدف رئيسي آخر لعمليات البحث عن الحياة خارج كوكب الأرض ، يحتوي على محيط عالمي تحت الجليد السطحي ، والأقمار الصناعية الأخرى لجوفيان ، كاليستو وجانيميد ، تظهر أيضًا أدلة على البحار الجوفية. في حين أن محيط Ganymede & rsquos يجلس على طبقة أعمق من الجليد ، فإن المياه على القمر إنسيلادوس ستقع فوق سطح سيليكات القمر و rsquos. وقال لونين لأن السيليكات يمكن أن توفر بعض المواد الكيميائية اللازمة للحياة و [مدش] مثل الأملاح والفوسفور وترتيب الكبريت و mdashthis قد يوفر فرصة لهذه المواد الكيميائية للاختلاط مع الماء السائل وفترة التحضير.

تطلبت أحدث النتائج من الباحثين تتبع حركة كاسيني ورسكووس بشق الأنفس من خلال مراقبة التغيرات الدقيقة في تردد الإشارة التي ترسلها إلى الأرض ، والتي تسمى تحولات دوبلر. & ldquoIt & rsquos هو نفس الشيء الذي يستخدمونه للطائرة الماليزية ولكن يمكننا القيام بذلك بشكل أكثر دقة ، & rdquo ستيفنسون يقول. بعد جمع البيانات خلال ثلاث تمريرات قامت بها المركبة كاسيني بالقرب من إنسيلادوس ، تمكن العلماء من تقدير مجال الجاذبية على القمر ورسكووس جيدًا بما يكفي لتحديد أن بعض الكتلة الزائدة تحت سطح إنسيلادوس ورسكووس. & ldquo إذا كان هذا صحيحًا ، فإنه يوفر معلومات جديدة مهمة حول ما يمكن أن يحدث أسفل فتحات التهوية ، & rdquo يقول عالم الكواكب بجامعة أيداهو ماثيو هيدمان ، الذي لم يشارك في البحث. & ldquo أحد الأسئلة المهمة التي أعتقد أنه لا يزال بحاجة إلى إجابة هو كيف يتصل مثل هذا المحيط بالسطح لإنتاج الأعمدة. & rdquo سؤال آخر هو لماذا لا يظهر القطب الشمالي Enceladus & rsquos حتى الآن أي علامة على نشاط عمود أو محيط. يعتقد العلماء أن المد الجاذبي من زحل يمكن أن يؤدي إلى تسخين القمر وداخل rsquos ، مما يؤدي إلى ذوبان الجليد لتشكيل المحيط. من المحتمل أن يكون هذا التسخين أعظم في القطبين. & ldquo أنا لا أعرف لماذا هو فقط في الجنوب ، & rdquo ستيفنسون يقول.

إن الأدلة الجديدة والأسئلة التي تثيرها تجعل العلماء أكثر حماسًا لتكريس بعض الوقت المتبقي لكاسيني ورسكووس في زحل لدراسة إنسيلادوس. وصلت المركبة الفضائية إلى الكوكب ذي الحلقات في عام 2004 ومن المقرر أن تموت موتًا مذهلاً عندما سقطت في الغلاف الجوي لزحل في عام 2017. قبل ذلك ، كان لدى كاسيني ثلاث رحلات جوية أخرى مستهدفة على إنسيلادوس. نأمل المزيد من الاكتشافات في انتظارك.


100 صورة من مهمة كاسيني إلى زحل

احترقت مركبة الفضاء كاسيني التابعة لوكالة ناسا في الغلاف الجوي لكوكب زحل يوم الجمعة ، بعد 20 عامًا في الفضاء.

كان الشق الأول الذي تشكل في بغداد بطول 80 ميلاً ، وهو أكبر وأبرز خطوط النمر. عندما بدأت المياه بالثوران عبر بغداد ، تساقطت الثلوج عائدة إلى سطح القمر ، متراكمة بالقرب من هوامش الكسر. أدى وزن هذه المادة المتراكمة إلى إجهاد القشرة الجليدية ، وفتحت شروخ جديدة - القاهرة ودمشق - على جانبي بغداد ، كل منهما متوازي تقريبًا وعلى بعد حوالي 20 ميلًا.

ثم انفتحت الإسكندرية و "E".

"لماذا لا يستمر هذا التسلسل المتسلسل؟" قال الدكتور همنغواي. "انه غير واضح. ربما كلما فتحت المزيد والمزيد من هذه الكسور ، فإن معدل الثوران لكل نوع من التلال من القطرات ، أو أن سمك قشرة الجليد الخلفية الإجمالي يصبح كبيرًا جدًا ".

قد تستغرق العملية ما بين 100000 ومليون سنة. إن التباعد المتساوي لخطوط النمر هو ببساطة نتيجة لمرونة الجليد وسمكه ، والذي يكون أرق عند القطبين وأكبر عند خط الاستواء.

لكن لماذا تمزق الخطوط فقط القطب الجنوبي؟

قال الدكتور همنغواي: "إنه نوع من العملات المعدنية سواء حدث هذا الكسر الأول في القطب الشمالي أو القطب الجنوبي". But as soon as the crust breaks open, he added, the swelling ocean’s pressure is relieved “and the other pole will just stay quiet for the rest of time.”

Although this new model answers many questions about the strange moon orbiting Saturn, several remain. Alyssa Rhoden of the Southwest Research Institute called the hypothesis plausible, but she wonders how the model links up with other, less dramatic fractures and features on the moon:

“Now that we have this idea, how do we fit it into the broader picture of how Enceladus evolved over time?”


How to calculate the thickness of the ice crust on a frozen ocean planet/moon? - الفلك

Jupiter holds a special place in history because of the discovery by Galileo in 1610 of four large moons orbiting it. This observation gave Galileo strong evidence against the popular Earth-centered universe of his day. Like the Earth, Jupiter was a planet with moons orbiting it. Galileo took the Jupiter system to be like a miniature solar system. These four satellites are called the Galilean satellites in honor of their discoverer. In order of increasing distance from Jupiter they are Io, Europa, Ganymede and Callisto. Since then, fifty-nine other moons have been discovered orbiting Jupiter. The Galilean satellites are of particular interest here.


The Galilean satellites (Jupiter's four largest moons) to the same scale. Our Moon is also shown for reference.

Cutaway views of the possible internal structures of the Galilean satellites. Clockwise from top left: Io, Europa, Callisto, Ganymede. See the text below for information about the internal structure.

The Galilean moon closest to Jupiter is Io. Io has a iron-nickel core surrounded by a rock shell that extends all the way to the surface. Io has no impact craters even though it has a rocky, solid surface. The surface must be very young because something has erased the impact craters. Even though Io has nearly the same size (3643 km across) and density (3.53X water) as the Moon, Io is the most geologically active world in the solar system. Io has many volcanoes and all of its craters are volcanic in origin. It is so active despite its small size because of the enormous stresses it experiences from Jupiter.

Even though Io is about the same distance from Jupiter as the Moon is from the Earth, Io experiences much stronger tidal stretching because Jupiter is over 300 times more massive than the Earth---Io's rock surface bulges up and down by as much as 100 meters! Io also takes 1.77 days to orbit Jupiter---compare that with the 27.3 days that the Moon takes to orbit the Earth. Io's orbit is kept from being exactly circular by the gravity of its Galilean neighbor Europa and the more distant Ganymede. Io, Europa, and Ganymede have a 4:2:1 orbital resonance that keeps their orbits elliptical. For every four orbits of Io, Europa orbits twice and Ganymede orbits once. Io cannot keep one side exactly facing Jupiter and with the varying strengths of the tides because of its elliptical orbit, Io is stretched and twisted over short time periods. The tidal flexing heats Io's interior to the melting point just as kneading dough warms it up. The heat escapes through powerful eruptions spewing sulfur compounds in giant umbrella-shaped plumes up to almost 300 kilometers above the surface. The tidal heating from Jupiter has driven away much of the volatile materials like water, carbon dioxide, etc. Io's surface is a splotchy mixture of orange, yellow, black, red, and white. The colors are created by sulfur and sulfur dioxide at various temperatures in liquid and solid states. Io has a very low density, rarefied atmosphere consisting of just an exosphere layer made of sulfur dioxide molecules.

A note of caution before proceeding further: although heating of the interior by tidal effects is a significant reason why some of the moons of the jovian planets exhibit geologic activity, it is not the only reason. Tidal heating cannot explain all or any of the activity seen on some of the icy moons. Other mechanisms such as rotational shearing from a wobbly rotation axis can play a role. Ultimately, it is the composition of the icy moons that makes the difference. The ices are able to deform and melt at lower temperatures than the silicate and metal rocks found in the inner terrestrial planets and their moons.

Europa

The next moon out from Jupiter is the smooth, white moon called Europa. It is smaller than Io (3122 km across) and has a density of 3.01X water. Europa is of particular interest to astronomers because of what is below its ice crust. Europa has an iron-nickel core and a rocky mantle surrounded by a deep ocean of liquid water, 100 kilometers deep, that is frozen on the surface. The Galileo spacecraft provided high-resolution images of its surface and showed giant blocks of ice that appear to have been broken off and floated away into new positions---see the image below. Below is a false-color image to highlight the differences in the surface. Reddish-brown areas represent non-ice material resulting from geologic activity. Dark blue areas are coarse-grained ice plains and light blue are fine-grained ice plains. The long, dark lines are ridges and fractures some of which extend more than 3000 kilometers that result from tectonic activity.

Europa has no impact craters which means the surface is very young. Depending on the assumptions of whether it is asteroids or comets pelting the surface, Europa's surface might be as young as 100 million years old if asteroids make the craters or still have activity today if comets make the craters. Dirty liquid water from below the ice crust probably wells up through the cracks to cover up older features on the surface and quickly freezes. The Galileo spacecraft found that Jupiter's magnetic field at Europa changes in strength as Jupiter spins. A changing magnetic field can produce electrical currents in a salty ocean that will in turn produce a magnetic field to counter Jupiter's magnetic field (something called Lenz's Law). The presence of an induced magnetic field at Europa is a strong argument for the presence of a salty global ocean.

Europa is farther from Jupiter than Io, so the tides it feels from Jupiter's enormous gravity are less. It takes about 3.5 days to go around Jupiter in its elliptical orbit. Weaker tides over a longer time period mean the tidal flexing is less than what Io experiences, but the calculated amount of tidal heating at Europa could be enough to maintain liquid water. Europa is too small for radioactive decay in its rocky core to provide enough heating. Geological activity on the moons of the jovian planets, even those smaller than Europa, is possible not only because of tidal heating but also because of their composition. Ice melts and flexes at lower temperatures than rock. The flexing of the ice from changes in the tides, as it moves around Jupiter in its elliptical orbit, creates an impressive system of cracks on the surface. The cause of the dark colors of the cracks is unknown, but it may be due to organic materials or salts.

Careful observations of how the Galileo spacecraft moved in Europa's gravity field enabled scientists to determine the ocean thickness. The ocean of liquid water below Europa's icy surface may extend down several tens of kilometers (or more). More importantly, the pressure at the ocean bottom could still be small enough that the liquid water could be contact with the rocky mantle that could supply nutrients for life. Could life forms have developed in the warm waters below the icy surface?

Discoveries of fish, albino crabs, and 10-foot-long tube worms huddled around active volcanic vents on the Earth's ocean floor far below where the sunlight energy can penetrate has bolstered the view that Europa could harbor life below its icy surface away from sunlight. Before the discovery of life around the geothermal vents, scientists thought that all life depended on sunlight. Bacteria on Earth have been found to exist in rock a few kilometers below the sea floor and land surface. Clearly, life is more versatile than originally thought. Europa is the most likely place in our solar system for current life to exist beyond the Earth, even more likely than Mars. A spacecraft orbiting Europa could derive the thickness of the ice shell from how much Europa bulges with the changing tides as it orbits Jupiter. A thicker ice shell is stiffer and will not bulge as much as a thin ice shell. See the EJSM video for a visualization of how this would work and the Solar System Exploration EJSM website for other details. The Europa Clipper mission proposed for the 2020s will use an ice penetrating radar to determine the thickness of the moon's icy shell and search for subsurface lakes similar to those beneath Antarctica. Further investigation of the Galileo data shows that there may be large shallow lakes within the top ice layer that could provide a way of exchanging material between the surface and the ocean beneath. That would make Europa more habitable even if the top ice shell is thick.

The Hubble Telescope detected signs of possible plumes from geysers erupting on Europa in 2012 similar to what we find on Saturn's moon Enceladus but there was quite a bit of uncertainty with the ultraviolet images used to make the claim. A new analysis in 2018 of data collected by the Galileo orbiter's magnetometer in 1997 shows that a brief, localized bend in the magnetic field could be explained by Galileo passing through a geyser plume. Charged particles in Jupiter's magnetic field hit Europa's icy surface and the geyser particles to create a very low density, rarefied atmosphere (i.e., like chipping off individual molecules from the ice that are then free to move around as a gas). The super-rarefied atmosphere consists of just an exosphere layer of oxygen molecules. The 2018 analysis also shows that the Plasma Wave Spectrometer's measurements of plasma waves from charged particle in gases around Europa's atmosphere could be explained by Galileo passing through a geyser plume. The Europa Clipper could sample the frozen liquid and dust particles by flying through a plume.

Ganymede and Callisto

The largest of the Galilean satellites (and the largest moon in the solar system) is Ganymede. At 5262 km across, Ganymede is larger than Mercury but because Ganymede orbits a planet, it is classified as a moon. Ganymede orbits Jupiter in 7.15 days. Its density of 1.94X water shows that it is made of half rock and half water ice. Its water ice composition enabled it to be more geologically active than Mercury---ice melts and flexes at a lower temperature than rock and metals of the inner terrestrial planets (and the Moon). Ganymede has bright grooved areas with few craters right next to much older dark areas with more craters. The bright, parallel ridges may have been caused by a plate tectonic process that was short-lived. Water may have gushed forth or ice squeezed up between the plate margins. Craters on the parallel ridges and older dark areas indicate that Ganymede's geological activity probably stopped hundreds of millions of years ago.

The Galileo spacecraft detected a magnetic field generated by Ganymede itself as well as an induced one from the varying Jupiter magnetic field strength at Ganymede. The internally generated magnetic field is probably generated by convection in a liquid iron core heated by radioactive decay and tidal heating. Ganymede's orbit is kept slightly eccentric because of the 4:2:1 orbit resonance it shares with Europa and Io so the tides do vary in strength. The induced magnetic field is evidence for a liquid water layer. At great enough pressures, water will turn solid. Ganymede's water layer is hundreds of kilometers thick, so the liquid water part would be a thin layer sandwiched between a regular ice sheet above and a high density ice sheet below. That would mean that the liquid water layer would be cut off from any nutrients from the rocky mantle. At the center of Ganymede is an iron-nickel core. Charged particles in Jupiter's magnetic field hit Ganymede's icy surface to create a very low density, rarefied atmosphere that consists of just an exosphere layer of oxygen molecules and hydrogen.

The second largest of the Galilean satellites (4821 km across) and the farthest from Jupiter is the heavily-cratered moon called Callisto. Callisto orbits Jupiter in 16.7 days. It has a density of 1.83X water, so it has proportionally more frozen water surrounding a smaller rocky core than Ganymede. Callisto's surface does not appear to have undergone any sort of geological activity because of the lack of tidal heating. Its interior is partially differentiated---ice layer on top and a rock and ice mixed together core. Callisto has a huge impact site called Valhalla that was produced about 4 billion years ago. When the asteroid hit Callisto, it exploded on impact. The explosion heated the ice to above the melting point and the shock waves produced a ripple pattern away from the impact site. The ripples later froze so Valhalla now looks like a big ``bull's eye''. Like Ganymede, Callisto has a very low density, rarefied atmosphere created by charged particles hitting the icy surface. Its atmosphere consists of just an exosphere layer of oxygen and carbon dioxide.

(left) Boundary between an ancient, dark terrain (bottom) and younger, brighter fracture zones (top) on Ganymede as seen by Galileo. (right) The giant impact feature on Callisto called Valhalla is just above center right of this image taken by Voyager. The image has been enhanced to highlight the ripple pattern from the impact. Images courtesy of NASA/JPL


“Moon Power”–Subsurface Tides on Jupiter’s Ocean Worlds Create Hotspots for Life

Ever since Voyager 1 spacecraft flew past Jupiter in March, 1979 (where a day lasts 10 hours), NASA scientists have been captivated by the mysteries that have been unveiled. A new study argues that the four largest moons of the largest planet in the solar system –three of them harboring oceans believed to 100 kilometers deep or more–may have a bigger influence on each other’s tides than the gas giant itself does. The findings suggest that oceans on these moons could then generate more heat from friction and could be more suitable to hosting life than previously thought.

Rethinking the Galilean Moons

Researchers might have to reconsider their understanding of how these ocean moons evolved and where most of their heat is coming from according to a new study in AGU’s journal Geophysical Research Letters suggests that these Galilean moons, might play a bigger role in the ebb and flow of each other’s tides than the big planet they orbit does because of a phenomenon called tidal resonance. This newly discovered relationship between the moons means researchers might have to reconsider their understanding of how these ocean moons evolved and where most of their heat is coming from.

The three icy Galilean moons, Europa, Ganymede, and Callisto, are thought to contain liquid water oceans beneath their surface, while the innermost moon Io ––the volcanic epicenter of our solar system—may contain an internal ocean of magma first detected by rising volcanic plumes by the Voyager 1 spacecraft in 1979. Jupiter’s gravity stretches and squeezes these moons as they orbit the gas giant, heating their interiors through friction, just as Earth’s oceans are tugged at by our Moon.

A Miniature Earth May Lie Beneath

Beneath the six-mile thick ice shell of Europa, for example, exists a miniature Earth, with plate tectonics, continents, deep trenches, and active spreading centers some 15 miles below its surface, according to Caltech’s Mike Brown, based on earlier unrelated studies.

“Think about mid-ocean ridges on Earth,” Brown says, “with their black smokers belching scalding nutrient-rich waters into a sea floor teaming with life that is surviving on these chemicals. It doesn’t take much of an imagination to picture the same sort of rich chemical soup in Europa’s ocean leading to the evolution of some sort of life, living off of the internal energy generated inside of Europa’s core. The long, linear ridges and bands that crisscross Europa’s surface are thought to be related to the response of Europa’s icy surface crust as it is stretched and pulled by Jupiter’s strong gravity and the immense tidal forces below.

Although researchers have long considered the gravitational effects that Jupiter has on its ocean moons, they have until now neglected the potential tides raised by the moons on each other.

(NASA’s Juno spacecraft revealed that rather than casting one “shadow” in Jupiter’s aurorae (above), the moon Io – Jupiter’s fifth – casts several, in a double wing-shaped pattern, while Jupiter’s largest moon, Ganymede, casts a double shadow)

Tidal Resonance –Larger Tides than Jupiter

The new paper, by researchers with the Lunar and Planetary Laboratory in Tucson, Ariz., argues for the first time that Galilean moons’ gravitational pulls on each other, though smaller, could be producing larger tides than Jupiter does. That’s because they are more tidally resonant with each other.

Resonance is more about timing than size. If you’re pushing someone on a swing, for instance, timing your shove with the natural forward momentum of the swing will ensure their next swing is higher. Jupiter does the gravitational equivalent of giving the swing a big push when it’s coming at you, whereas the moons give each other the equivalent of little pushes on the upswing.

According to Hamish Hay, lead author of the new study and now a postdoctoral fellow at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif., for Jupiter to produce dramatic tides on its moons, the planet would have to be tidally resonant with the oceans of those moons.

Warm, Dynamic Oceans –Habitats for Alien Octopus?

In the new study, Hay and his colleagues calculated how tidal forces of Jupiter and other moons would affect the flow of oceans of different depths. For Europa, for instance, they assumed an ice shell 10 kilometers (6 miles) thick.

They found that Jupiter’s pull could raise a tidal wave if Europa’s ocean were just 200 meters (660 feet) thick, which researchers think is unlikely. Io’s weaker gravitational influence, on the other hand, could induce a sizable westward tidal wave in oceans up to 80 kilometers (50 miles) thick. The researchers saw this trend for all the Galilean satellites, with moon-moon tides capable of producing many times more heat than Jupiter’s tidal forces could possibly generate.

A warmer, more dynamic ocean is one that could potentially be more suitable to life.“That’s kind of interesting, because Jupiter is the biggest mass in that system, so its tidal forces are much bigger than one moon on another,” Hay said.

Without tidal resonance, most of the heat within these oceans would be generated from radioactive decay of elements and Jupiter-raised tides in the rocky portions of the moons. But if dramatic tides due to the other moons are also in play, the ocean could be generating its own heat from friction with the icy shell it’s trapped under. A warmer, more dynamic ocean is one that could potentially be more suitable to life.

Tidal resonance could also help scientists pinpoint exactly how thick the Galilean moons’ oceans are. If the tides under the ice are strong enough, the whole moon’s surface would pulse in and out, as though the moon were breathing.

“If you can measure the rate at which the moon’s surface is moving up and down, then that would be a way to tell you how thick the ocean might be,” Hay said.

However, much of this research is still theoretical, he cautioned. The models used in the paper take only horizontal motion into account, just as they would on Earth. If these oceans are actually over 100 kilometers (60 miles) deep, as most researchers think they are, there would also be a significant amount of vertical motion to account for.

In addition, it isn’t possible to calculate the exact resonant frequency without knowing precisely how thick the moons’ oceans are. Although the moons could have been tidally resonant with each other in the past, they might not be today.

In the future, Hay said, researchers could build on this work by modeling the way the oceans and their icy shells evolved together on these moons in light of the potential for tidal resonance. This could completely change scientists’ views of the history of Galilean moons, Hay said.

The Daily Galaxy, Max Goldberg, via EOS and AGU

Image at top of page: NASA shows triple eclipses that occur on Jupiter. Galileo spotted the planet’s four largest moons—Europa, Ganymede, Io, and Callisto—four centuries ago.


شاهد الفيديو: علاج القشرة و إزالة الدهون والحفاظ علي الشعر من التساقط (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Finneen

    آسف للتدخل ... لكن هذا الموضوع قريب جدًا مني. يمكنني المساعدة في الإجابة.

  2. Vardan

    يا لها من إجابة لطيفة

  3. Thaddeus

    أنضم إلى كل ما سبق. يمكننا التحدث عن هذا الموضوع. هنا ، أو في فترة ما بعد الظهر.

  4. Malashicage

    المنشور جيد ، قرأت ورأيت الكثير من أخطائي ، لكن لم أر المرحلة الرئيسية :)



اكتب رسالة