Jüpiter’in dondurucu uydusu Europa, keşif araçları bu sistemden geçerken beri bilim insanlarının ilgisini çekiyor. Birden fazla kanıt, örneğin uydunun “kaos arazisi”, manyetik alanı ve yüzeydeki gaz çıkıntıları, bilim insanlarının Europa’da derinlerde bir okyanus olduğuna dair sonuç çıkarmasına yol açtı. Dahası, güçlü kanıtlar, çekirdek-mantolama sınırı bölgesinde hidrotermal aktiviteye sahip olduğunu gösteriyor (çekirdeğindeki gelgit etkileri nedeniyle). Bu durum, Europa’nın iç okyanusunun yaşamı destekleyebileceği ihtimalini ortaya koyuyor.
Şu anda, Europa’nın yüzeyini uzaktan incelemek ve bu okyanusun yaşamı barındırıp barındırmadığını belirlemek için iki görev yolda: Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) ve NASA’nın Europa Clipper. Bu görevler, potansiyel biyolojik izlere dair kanıt bulursa, bilim insanları buzlu yüzeyi ve içini keşfetmek için sonraki görevler göndermeyi umuyorlar, örneğin Europa Lander ve Deeper Access, Defter Understanding (DADU) denizaltısı.
Ne yazık ki, yeni bir çalışma, Rutgers Üniversitesi bilim insanı Lujendra Ojha liderliğinde, bu okyanusa erişmenin daha önce düşünüldüğünden daha zor olabileceğini gösteriyor. Ojha, Rutgers School of Arts and Sciences‘de doçenttir. Kendisine, Johns Hopkins Üniversitesi’nden yardımcı araştırma bilimcisi Ankit Barik ve Dartmouth College’daki Thayer Mühendislik Okulu’ndan gezegen bilimci Jacob Buffo eşlik etti. Çalışmaları yakın zamanda Nature Astronomy dergisinde yayınlandı.
Bu illüstrasyon, Europa’nın iç kısmının nasıl görünebileceğini gösteriyor; kalın bir buz tabakası ve derin bir okyanus bulunuyor. Buzlu kabukta su rezervuarları olabilir ve deniz tabanında hidrotermal kaynaklar bulunabilir. Görüntü Kaynağı: NASA/JPL-Caltech
Europa’nın iç okyanusuna erişmek için en umut verici yöntemlerden biri, yüzey buzundaki çatlaklardan geçerek olası rezervuarlara ulaşmaktır. Bu tür rezervuarların varlığı, gelecekteki görevlerin okyanustan numuneler almasını kolaylaştıracaktır. Bu teoriyi test etmek için, Ojha ve meslektaşları, Europa’nın iç okyanusundan suyun yüzeye yakın rezervuarlarda toplanıp toplanmayacağını belirlemek için bilgisayar simülasyonlarını kullandılar.
Ancak, bu rezervuarlar okyanusa bağlı değilse, Europa’nın içindeki durumu hakkında ipuçları sağlamayabilirler. Ojha ve ekibi, teorik olarak okyanustan yüzeye su taşımak için kullanılabilecek dar çatlaklara (dike) odaklandılar. Bu durum, Europa’da ve Güneş Sistemi’ndeki diğer birçok buzlu uydu (Ceres, Enceladus, Titan ve Triton) üzerinde görülen kriyovolkanizme uygundur. Ancak burada, magma yerine sıvı suyun kayalık bir mantodan ziyade buzdan geçerek hareket etmesi söz konusudur.
Sonuçları, okyanustan yüzeye giden yolun daha önce düşünüldüğünden çok daha zorlu olabileceğini gösterdi. Önceki çalışmalarda kullanılan modeller genellikle, Europa’nın buzundan akan suyun nispeten düzenli bir şekilde hareket ettiğini varsayıyordu. Ancak Rutgers simülasyonları, suyun buzdaki çatlaklarda daha çok türbülanslı bir şekilde hareket etme olasılığının daha yüksek olduğunu gösteriyor; bu durum ısı kaybına neden olur. Su buz duvarlarıyla temas ettikçe soğur ve buzul kristalleri oluşarak yolu tıkayabilir.
“Buradan yukarıya çıkan su, düzenli olmayacak,” dedi Ojha. “Sağa sola, yukarı aşağı, dönerek hareket edecek. Bu durumda, sıvı su yüzeye yaklaştıkça çok hızlı bir şekilde soğuyacaktır.” Simülasyonlar, bu koşullar altında, dar çatlakların birkaç saat içinde donabileceğini gösterdi. İdeal koşullarda, daha geniş çatlaklar önemli miktarda suyu yüzeye taşıyabilir, ancak türbülans bu senaryoları pek olası hale getirmez.
Europa Clipper görevinin bir sanat eseri. NASA’nın bu görevi 2020’lerde başlatması planlanıyor. Kaynak: NASA/JPL-Caltech
Kısacası, Europa’nın kabuğunun yeterince uzun veya bol olmalıdır ki, yüzey altındaki rezervuarlara yeterli miktarda su sağlayabilsin. Sonuçlar, eğer yüzey altı rezervuarlar varsa, bunların okyanustan değil, kabuk içindeki yerel ısınma ve erime sonucu oluşmuş olabileceğini gösteriyor. Ojha’nın özetlediği gibi:
“Çözmeye çalıştığımız soru, bu yolculuğun gerçekten mümkün olup olmadığıydı. Sıvı su, Europa’nın derin okyanusundan yüzeye yakın rezervuarlara kadar donmadan ulaşabilir mi? Buzlu bir kabuk var, altında su var ve bu suyun nasıl derinlerden geldiği ve donmadan tüm yolu yukarıya nasıl gittiği hakkında çok fazla spekülasyon var. Gerçekten de bunun mümkün olmadığını gösterdiğimizi düşünüyoruz.”
“Çözmeye çalıştığımız soru, bu yolculuğun gerçekten mümkün olup olmadığıydı. Sıvı su, Europa’nın derin okyanusundan yüzeye yakın rezervuarlara kadar donmadan ulaşabilir mi? Buzlu bir kabuk var, altında su var ve bu suyun nasıl derinlerden geldiği ve donmadan tüm yolu yukarıya nasıl gittiği hakkında çok fazla spekülasyon var. Gerçekten de bunun mümkün olmadığını gösterdiğimizi düşünüyoruz.”
Eğer yüzey altı rezervuarlar varsa, bunlar okyanustan gelmeyen, kabuğun içindeki yerel ısınma ve erime sonucu oluşmuş olabilir. Bu bulgular, JUICE ve Europa Clipper gibi gelecekteki görevler için önemli sonuçlar doğuruyor; bu görevlerin 2031’in Temmuz ayında ve 2030’un Nisan ayında Jüpiter’e ulaşması planlanıyor. Bu görevlerin, Europa’nın buzlu kabuğunun daha ayrıntılı bir görünümünü sağlaması ve yüzey bileşimini belirlemesi bekleniyor.
“Çalışmamız, Europa’nın buzlu kabuğunun okyanus ile yüzey arasındaki bir bariyer olduğunu gösteriyor,” dedi Ojha. “Bu, gelecekteki görevlerin bulduklarını yorumlamasına ve yaşanabilirliğin nerede aranması gerektiği konusunda daha iyi anlamalarına yardımcı olacaktır.”
