Jüpiter’in buzlu uydusu Europa’nın bu görüntüsü, 29 Eylül 2022’de görevin yakından geçişi sırasında NASA’nın Juno uzay aracındaki JunoCam görüntüleyici tarafından yakalandı. Ajansın Europa Clipper uzay aracı, yörüngeye ulaştığında ayı keşfedecek 2030’da Jüpiter’in çevresinde. Kaynak: Görüntü verileri: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Görüntü işleme: Kevin M. Gill CC BY 3.0
Araştırma, Jüpiter’in uydusu Europa’nın buzlu kabuğu, iç kısmından farklı bir hızda dönüyor. NASA’nın Europa Clipper’ı daha yakından inceleyecek.
NASA bilim adamları, Jüpiter’in uydusu Europa’nın buzlu dış kabuğunun altında bir iç okyanusa, yani ayın kayalık iç kısmının etrafında dönen devasa bir tuzlu su kütlesine sahip olduğuna dair güçlü kanıtlara sahip. Yeni bilgisayar modellemesi, suyun aslında buz kabuğunu itiyor olabileceğini, muhtemelen zamanla ayın buzlu kabuğunun dönüşünü hızlandırıp yavaşlattığını gösteriyor.
Bilim adamları, Europa’nın kabuğunun muhtemelen serbest yüzdüğünü, döndüğünü biliyorlar. aşağıdaki okyanustan ve kayalık iç kısımdan farklı bir oranda. Yeni modelleme, Europa’nın okyanus akıntılarının buzlu kabuğunun dönüşüne katkıda bulunabileceğini gösteren ilk modeldir.
Çalışmanın temel unsurlarından biri, ay okyanusunun buza uyguladığı yatay kuvvet olan sürüklemeyi hesaplamayı içeriyordu. üzerinde. Araştırma, okyanus akışının gücünün ve buz tabakasına karşı direncinin, Europa’nın yüzeyinde görülen bazı jeolojiyi nasıl açıklayabileceğine dair ipuçları veriyor. Çatlaklar ve çıkıntılar, buzlu kabuğun okyanus akıntıları tarafından itilip çekilirken zamanla yavaşça gerilip çökmesinden kaynaklanabilir.
NASA’nın Europa Clipper’ı, Jüpiter’in etrafında eliptik bir yolda süzülecek, veri toplamak için her uçuşta uydusu Europa’ya yakın daldırılıyor. Kredi: NASA/JPL-Caltech
“Bundan önce, Europa’nın okyanusunun ısınmasının ve soğumasının akıntıları tetikleyebileceği laboratuvar deneyleri ve modelleme yoluyla biliniyordu” dedi. Oxford ve JGR: Planets’te yayınlanan çalışmanın baş yazarı. Hay, araştırmayı NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Tahrik Laboratuvarı’nda doktora sonrası araştırma görevlisi iken gerçekleştirdi. “Artık sonuçlarımız, okyanus ile buzlu kabuğun dönüşü arasında daha önce hiç dikkate alınmamış bir bağlantıya dikkat çekiyor.”
NASA’nın yaklaşmakta olan Europa Clipper görevi tarafından toplanan ölçümleri kullanarak hassas bir şekilde belirlemek bile mümkün olabilir. buzlu kabuğun ne kadar hızlı döndüğü. Bilim adamları, Europa Clipper tarafından toplanan görüntüleri geçmişte NASA’nın Galileo ve Voyager misyonları tarafından çekilen görüntülerle karşılaştırdıklarında, buz yüzeyi özelliklerinin konumlarını inceleyebilecek ve potansiyel olarak konumun uygun olup olmadığını belirleyebileceklerdir. Ay’ın buzlu kabuğunun yüzdesi zamanla değişti.
Gezegen bilimcileri, Europa’nın buzlu kabuğunun derin iç kısımdan daha hızlı dönüp dönmediğini on yıllardır tartışıyorlar. Ancak bilim adamları bunu okyanusun hareketine bağlamak yerine bir dış güce odaklandılar: Jüpiter. Gaz devinin yerçekiminin Europa’yı çekerken aynı zamanda Ay’ın kabuğunu da çektiğini ve onun biraz daha hızlı dönmesine neden olduğunu teorileştirdiler.
“Okyanusun sirkülasyonunda olanların tamamen beklenmedik olması bana göre tamamen beklenmedikti. buzlu kabuğu etkilemeye yetecek kadar. JPL’den ortak yazar ve Europa Clipper Projesi Bilim İnsanı Robert Pappalardo, “Bu çok büyük bir sürprizdi” dedi. “Ve Europa’nın yüzeyinde gördüğümüz çatlakların ve çıkıntıların aşağıdaki okyanusun dolaşımına bağlı olabileceği fikri – jeologlar genellikle ‘Bunu yapan okyanus olabilir’ diye düşünmezler.”
Europa Clipper , şu anda JPL’de montaj, test ve fırlatma operasyonları aşamasında olan uzay aracı, 2024’te fırlatılacak. Uzay aracı, 2030’da Jüpiter’in yörüngesinde dönmeye başlayacak ve şu şekilde bilim verilerini toplamak için gelişmiş araç takımını kullanacak. Ayın yanından yaklaşık 50 kez uçar. Görev, derin iç okyanusuyla Europa’nın yaşam için uygun koşullara sahip olup olmadığını belirlemeyi amaçlıyor.
Bir Su Çömleği Gibi
Dünya okyanusunu incelemek için geliştirilen teknikleri kullanan makale, yazarlar, Europa’nın okyanusunun büyük ölçekli modellerini yapmak için NASA süper bilgisayarlarına güvendiler. Suyun dolaşımının karmaşıklığını ve ısıtma ve soğutmanın bu hareketi nasıl etkilediğini keşfettiler.
Bilim adamları, Europa’nın iç okyanusunun, ayın kayalık çekirdeğindeki radyoaktif bozunma ve gelgit ısınması nedeniyle aşağıdan ısıtıldığına inanıyor. Bir ocakta tencerede ısınan su gibi, Europa’nın ılık suyu okyanusun tepesine yükselir.
Simülasyonlarda, sirkülasyon başlangıçta dikey olarak hareket ediyordu, ancak bir bütün olarak ayın dönüşü suyun akmasına neden oluyordu. daha yatay bir yöne sapmak – doğu-batı ve batı-doğu akıntılarında. Araştırmacılar, simülasyonlarına sürtünmeyi dahil ederek, akıntılar yeterince hızlıysa, kabuğun dönüş hızını hızlandırmak veya yavaşlatmak için yukarıdaki buzda yeterli sürüklemenin olabileceğini belirleyebildiler. İç ısıtma miktarı – ve dolayısıyla okyanustaki sirkülasyon modelleri – zamanla değişebilir ve potansiyel olarak yukarıdaki buzlu kabuğun dönüşünü hızlandırabilir veya yavaşlatabilir.
“Çalışma, diğer okyanus dünyalarının nasıl olduğunu anlamak açısından önemli olabilir. Hay, “dönüş hızları zamanla değişmiş olabilir” dedi. “Ve artık iç okyanusların bu cisimlerin yüzeyleriyle potansiyel eşleşmesini bildiğimize göre, hem onların hem de Europa’nın jeolojik geçmişleri hakkında daha fazla şey öğrenebiliriz.”
Referans: “Buz Okyanusunda Çalkantılı Sürtünme Europa Arayüzü Dönen Konveksiyon Simülasyonlarında: Buz Kabuğunun Eşzamansız Dönmesi İçin Etkiler” yazan H. C. F. C. Hay, I. Fenty, R. T. Pappalardo ve Y. Nakayama, 19 Şubat 2023, JGR: Gezegenler.
DOI: 10.1029 /2022JE007648
Görev Hakkında Daha Fazla Bilgi
European Clipper görevinin temel bilimsel amacı, Jüpiter’in uydusu Europa’nın buzlu yüzeyinin altında yaşamı destekleyen ortamların olasılığını keşfetmektir. Misyon üç temel hedefe odaklanıyor: buz kabuğunun ve altındaki okyanusun doğasını ve bunların bileşimini ve jeolojisini araştırmak. Europa’nın bu derinlemesine çalışması, bilim adamlarının Dünya’nın ötesindeki yaşanabilir dünyaların astrobiyolojik potansiyeline ilişkin anlayışlarını geliştirecek.
Görevi, Jet Propulsion Laboratuvarı (JPL) liderliğindeki geliştirmeyle Pasadena, California’daki Caltech yönetiyor. NASA’nın Washington’daki Bilim Misyon Müdürlüğü adına Laurel, Maryland’deki Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL) ile işbirliği içinde. APL, JPL ve NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi ile ortaklaşa, ana uzay aracı gövdesini tasarladı. NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezindeki Gezegen Görevleri Program Ofisi, Europa Clipper görevinin program yönetimini denetler.