تظهر خريطة شاملة جديدة للإشعاع الذي يقصف قمر المشتري - أوروبا أين وكيف يجب على العلماء مواصلة البحث عن النشاط البيولوجي.منذ أن قدمت بعثة غاليليو التابعة لوكالة ناسا أدلة دامغة على وجود محيط عالمي تحت القشرة الجليدية لأوروبا في التسعينيات ، يعتقد العلماء أن القمر هو أحد أكثر الأماكن الواعدة في نظامنا الشمسي للبحث عن مكونات لأصل الحياة. هناك أيضًا العديد من الملاحظات حول كيفية اختراق المياه المالحة المتداولة في باطن القمر إلى السطح.
من خلال دراسة المعلومات التي تم الحصول عليها بمزيد من التعمق ، يأمل العلماء الذين يطورون بعثات مستقبلية في معرفة المزيد عن إمكانية العيش في محيط أوروبا. ومع ذلك ، يتم قصف سطح أوروبا من خلال الإشعاع المستمر والمكثف للمشتري. هذا الإشعاع يمكن أن يدمر أو يغير العينات المنقولة إلى السطح ، مما يعقد الدراسة اللاحقة للمواد ، ينتهك حقيقة تمثيل الظروف في محيط أوروبا.
عند التخطيط لدراسة قادمة لأوروبا ، يواجه العلماء العديد من الأشياء المجهولة: أين أشعة الإشعاع؟ ما مدى عمق اختراق الجسيمات عالية الطاقة؟ كيف يؤثر الإشعاع على ما هو على السطح وما دونه - بما في ذلك العلامات الكيميائية المحتملة أو الإشارات الحيوية التي قد تعني الحياة.
دراسة علمية جديدة نُشرت اليوم في Nature Astronomy هي أداة النمذجة الإشعاعية ورسم الخرائط الأكثر شمولاً في أوروبا ، وتقدم قطعًا رئيسية من اللغز. المؤلف الرئيسي هو توم نوردهايم ، زميل في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، باسادينا ، كاليفورنيا.
قال نوردهايم: "إذا أردنا أن نفهم ما يحدث على سطح أوروبا وكيف يستجيب المحيط لها ، فنحن بحاجة إلى فهم هذا الإشعاع". "عندما ندرس المواد المستخرجة من الطبقة تحت السطحية ، ما الذي نلاحظه في النهاية؟ هل هذا ما هو موجود في المحيط ، أم نتيجة ما حدث للعينات بعد نقلها إلى السطح؟ "
باستخدام بيانات من غاليليو قبل عقدين من الزمن وقياسات تدفق الإلكترونات من وكالة ناسا فوييجر 1 ، قام نوردهايم وفريقه بفحص أكثر دقة للفروق الدقيقة في حادث الإشعاع على سطح القمر الصناعي للمشتري. ووجدوا أن الجرعات الإشعاعية تعتمد على موقع المكان الذي تم فيه إجراء القياسات. يتركز أقوى إشعاع في المناطق حول خط الاستواء ، وتقل شدته بالقرب من القطبين.
توضح الخريطة السطحية لأوروبا المناطق التي تتلقى أعلى جرعة من الإشعاع (باللون الوردي). المسح الجيولوجي الأمريكي ، وكالة ناسا / مختبر الدفع النفاث - كالتيك ، مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز ، علم الفلك الطبيعي
تظهر المناطق القاسية المحددة في شكل مناطق بيضاوية الشكل متصلة بأطراف ضيقة تغطي أكثر من نصف القمر.
وقال كريس بارانيكاس ، المؤلف المشارك لمختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز في لوريل بولاية ماريلاند: "هذا أول توقع لمستويات الإشعاع في كل نقطة على سطح أوروبا ، وهو معلومات مهمة للبعثات المستقبلية إلى أوروبا".
يعرف العلماء الآن أين تقع المناطق الأقل تأثرًا بالإشعاع ، والتي يمكن أن تكون معلومات مهمة لـ Europa Clipper بقيادة JPL ، ومهمة المشتري في وكالة ناسا والمراقبة الأوروبية مع حوالي 45 امتدادًا قريبًا. يمكن أن تبدأ المركبة الفضائية بالفعل في عام 2022 وستحمل الكاميرات وأجهزة مطياف وأجهزة البلازما والرادار لدراسة تكوين سطح القمر ومحيطه والمواد التي يتم إخراجها إلى السطح.
في عمله الجديد ، لم يتوقف نوردهايم عند خريطة ثنائية الأبعاد. ذهب أعمق ، وقياس مدى تحت السطح الذي يخترق الإشعاع ، وبناء نماذج ثلاثية الأبعاد للإشعاع الأكثر كثافة إلى أوروبا. تخبرنا النتائج عن مدى عمق العلماء في الحفر أو الحفر خلال مهمة هبوط مستقبلية محتملة في أوروبا للعثور على أي سمات بيولوجية يمكن الحفاظ عليها.
تظهر الدراسات نتائج تتراوح من 4 إلى 8 بوصات (10 إلى 20 سم) في المناطق ذات الإشعاع الأعلى - إلى عمق أقل من 0.4 بوصة (1 سنتيمتر) في مناطق أوروبا عند خطوط العرض المتوسطة والعالية إلى أقطاب القمر.
للتوصل إلى هذا الاستنتاج ، اختبر نوردهايم تأثيرات الإشعاع على الأحماض الأمينية ، اللبنات الأساسية للبروتينات ، لمعرفة كيف سيؤثر إشعاع المشتري على السمات الحيوية المحتملة. وتلاحظ الصحيفة أن الأحماض الأمينية هي من أبسط الجزيئات التي تعتبر مؤشرا بيولوجيا محتملا.
قال كيفين روك ، المؤلف المشارك لأبحاث جديدة ومتخصصين في المشروع للمهمة المحتملة ليوروبا لاندير: "إن الإشعاع الذي يقصف سطح أوروبا يترك نوعًا من البصمات". "إذا علمنا كيف تبدو هذه المطبوعة ، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل طبيعة أي مواد عضوية وإشارات بيولوجية محتملة يمكن اكتشافها في المهمات المستقبلية ، سواء كانت مركبة فضائية تطير إلى أوروبا أو" تهبط "عليها.
وقال رود إن مهمة فريق يوروبا كليبر هي استكشاف مسارات مدار محتملة ، والطرق المقترحة تمر عبر العديد من مناطق أوروبا التي تعاني من مستويات منخفضة من الإشعاع. "هذه أنباء جيدة لدراسة مواد المحيطات التي يحتمل أن تكون طازجة والتي لم يتم تغييرها بشكل كبير من خلال إشعاع بصمة المشتري".
يدير مختبر الدفع النفاث ، وهو قسم Caltech في باسادينا ، كاليفورنيا ، مهمة Europa Clipper في مكتب واشنطن للعلوم التابع لوكالة ناسا.
المصدر