Aktivitas vulkanik Eropa dan pemanasan interior terperinci menawarkan tujuan penelitian untuk ekspedisi mendatang
Europa, bulan es Jovian yang kemungkinan memiliki lautan di bawah kerak esnya, mungkin memiliki ruang interior yang cukup panas untuk menghasilkan aktivitas vulkanik dasar laut. Penelitian baru memberikan bukti bahwa aktivitas vulkanik dasar laut ini mungkin telah terjadi di masa lalu bulan dan mungkin berlanjut di masa sekarang juga.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh Dr Marie Behonkova dari Universitas Charles di Republik Ceko, mengembangkan model 3D mereka sendiri dari transportasi internal Europa dan sifat pemanasan untuk menyelidiki kemungkinan aktivitas vulkanik dasar laut di Eropa mengingat gunung berapi lain terlihat dalam sistem Jovian.
Para ilmuwan telah mengajukan gagasan tentang samudra bawah tanah di bawah kerak Europa selama bertahun-tahun, dan mereka memiliki bukti kuat dari berbagai misi untuk mendukung teori ini. Penelitian baru Běhounková et al memberikan bukti untuk gagasan bahwa dasar laut bisa aktif secara vulkanik.
Gunung berapi ini akan terbentuk oleh pencairan interior Eropa dan perpindahan panas dari interior berbatu Eropa ke dasar laut. Model yang dikembangkan oleh Běhounková et al. Mereka menunjukkan bahwa banyak faktor yang berbeda – termasuk energi radiasi dan gaya pasang surut – berkontribusi pada pencairan interior es bulan.
Tapi mengapa penelitian semacam ini di Europa?
kata dr. Běhounková dalam sebuah wawancara dengan NASASpaceflight.
Namun, luasnya gunung berapi tergantung pada seberapa banyak pencairan terjadi dan bagaimana panas dipindahkan ke dasar laut.
Běhounková dkk. Pemodelan pemanasan dalam ruangan di Eropa untuk memahami dengan tepat di mana dan bagaimana aktivitas vulkanik dan pencairan ini terjadi. Model mereka adalah interior Europa yang paling detail yang pernah dikembangkan dan mewakili produksi dan transfer panas internal sepanjang sejarah Bulan.
Kandidat utama untuk mekanisme di balik pemanasan Eropa adalah gaya pasang surut yang ditransfer ke sana melalui interaksi gravitasi dengan Jupiter, saya, dan Ganymede. Mungkin sulit untuk memodelkan kekuatan-kekuatan ini.
“Dari sudut pandang pemodelan numerik bulan dan planet, pemanasan pasang surut sulit dimodelkan karena interaksi dengan benda lain. Ini adalah sesuatu yang sedang dikerjakan banyak orang sekarang, tidak hanya di sistem Jovian, tetapi juga di planet ekstrasurya. .”
Dalam hal membuat model untuk Europa, tim harus memperhitungkan parameter orbit bulan yang berubah selama keberadaannya lebih dari 4,5 miliar tahun. “Evolusi parameter orbital, dalam kasus kami, hanyalah parameter. Tetapi dalam kasus ini, pengaruh utama pada evolusi ini adalah Io, yang tidak kami modelkan dalam kasus kami. Itulah sebabnya kami mempelajari beberapa model parametrik dari evolusi miring. ”
Ini sebagian karena gema Laplace dari Europa dengan Io dan Ganymede. Resonansi Laplace adalah fenomena yang terjadi ketika tiga benda planet dengan periode orbit 1: 2: 4 memberikan efek gravitasi reguler dan periodik satu sama lain. Peringatan ini menciptakan kekuatan pasang surut yang diterjemahkan menjadi pemanasan interior tubuh.
Interaksi inilah yang mengarahkan penelitian Běhounková dan rekan-rekannya menuju kesimpulan bahwa resonansi ini dan gaya pasang surut yang terkait dapat menyebabkan peningkatan periode aktivitas vulkanik – yang disebut pulsasi batu – di atas Europa.
“Pulsasi batuan ini pada dasarnya adalah periode peningkatan aktivitas vulkanik yang dapat disebabkan oleh perubahan parameter tropis — dalam hal ini, [the moon’s changing] kelainan [and its] Gema Laplace dengan Io dan Ganymede”.
Bulan Jupiter, Europa, dikenal karena kerak esnya, tetapi lautan di bawahnya dapat menampung gunung berapi yang memancarkan panas, sebagai masa depan penyematan tweet Anda akan menjelajahi misi >> https://t.co/XdwP99KQ9v penyematan tweet pic.twitter.com/omVpDkN2se
– NASA Marshall (@NASA_Marshall) 26 Mei 2021
Impuls batuan ini di Eropa akan melepaskan volatil dari situs lelehan silikat di dasar laut. “Pencairan silikat ini dapat mengakibatkan aktivitas vulkanik di bagian atas mantel atau dasar laut,” kata Dr. Behonkova.
Selain itu, model yang dikembangkan oleh Dr. Bohonkova dan timnya menunjukkan bahwa evolusi eksentrisitas di Eropa adalah siklus, yang menunjukkan peningkatan periode pulsasi vulkanik di Bulan.
Ada model yang menunjukkan bahwa evolusi eksentrik bisa menjadi siklus, dengan peningkatan periode eksentrisitas yang dapat menyebabkan aktivitas gunung berapi yang lebih tinggi. Aktivitas vulkanik bisa menjadi penting sebagai sumber energi untuk lingkungan kimia dasar laut Europa.”
Namun, gaya pasang surut dari resonansi Laplace dan eksentrisitas pergeseran Eropa tidak selalu menjadi penyebab utama pencairan internal. Selama beberapa miliar tahun pertama pembentukan Bulan, energi radiasi adalah penyebab utama mantel dan pencairan vulkanik di bulan Jupiter.
Namun, karena peluruhan radioaktif, sumber pemanas ini akhirnya memiliki kontrol yang lebih kecil atas laju peleburan internal Europa selama evolusi bulan, yang memungkinkan kemiringan orbital dan efek resonansi Laplace mendominasi mekanisme yang lebih dominan.
“Di sisi lain, evolusi pasang surut bisa sedikit berbeda, dan pembengkokan pasang surut juga bisa berkembang seiring waktu. Dan berdasarkan defleksi dan interaksi dengan benda lain, itu bisa meningkat seiring waktu. Ini adalah penyebab utama. perbedaan antara sumber energi radiasi dan sumber energi pasang surut dan wortel.”
Pemanasan pasang surut adalah alasan mengapa Io sangat aktif secara vulkanik, dan seperti yang dikatakan Dr. Báhounková, aktivitas vulkanik panas Io adalah salah satu alasan timnya mencari Europa untuk fenomena yang sama.
Europa mungkin terdiri dari inti besi yang dikelilingi oleh mantel batu yang bersentuhan langsung dengan lautan di bawah kerak es. Model penelitian baru bagaimana panas internal dapat memicu gunung berapi di dasar laut. (Sumber: NASA/JPL-Caltech/Michael Carroll)
Berdasarkan model yang dibuat oleh Běhounková et al., pemanasan Eropa dari gaya pasang surut tidak terdistribusi secara merata di sekitar permukaan laut. Garis lintang tinggi di dekat kutub lebih rentan terhadap pencairan batuan akibat pemanasan pasang surut dan aktivitas vulkanik terkait daripada di daerah tropis, di mana tempat tinggal yang dingin biasanya mencegah peningkatan jumlah pencairan.
Terlepas dari kesulitan dalam pemodelan, penelitian Běhounková et al menunjukkan bahwa Europa kemungkinan sangat aktif — dari sudut pandang vulkanik — selama tahun-tahun perkembangannya dan kemungkinan masih merupakan dunia yang aktif hingga saat ini.
Jadi apa artinya semua ini, dan mengapa model lingkungan pemanasan Eropa dan sejarah vulkanik (dan saat ini) begitu penting?
Ini tentang keliling bulan. Di mana ada air dan energi panas di Bumi, ada kehidupan – bahkan di relung terdalam lautan planet ini, di mana ventilasi hidrotermal mendukung koloni yang berkembang dari berbagai bentuk kehidupan.
Sebagai Běhounková et al. Mereka menyatakan dalam makalah mereka, “Terjadinya aktivitas magmatik di dasar laut sangat penting untuk menentukan apakah itu merupakan lingkungan yang layak huni.”
Mereka melanjutkan: “Bulan es Jupiter Europa Europa di bawah kerak es yang dimodifikasi secara tektonik (Figueredo & Greeley, 2004; Kattenhorn & Prockter, 2014) dan laut asin (Kivelson et al., 2000) dalam kontak langsung dengan interior berbatu aktif ( Moore & Hussmann, 2009). Lingkungan laut seperti itu membuat Eropa menjadi target utama dalam pencarian dunia yang layak huni di luar Bumi (Hand et al. 2009).
“Evolusi kimia laut Europa dan kelayakhuniannya dikondisikan oleh interaksi dengan dasar laut yang berbatu (Vance et al., 2016). Itu tergantung pada panas yang dipancarkan dari interior dalam ke dasar laut (Altair et al., 2018), dan dengan demikian pada intensitas aktivitas magmatik.”
Tetapi satu hal yang masih melekat: Bagaimana kita membuktikan validitas model dan bagaimana kita membuktikan bahwa gunung berapi terjadi dan masih terjadi sampai sekarang?
Ada lautan air cair di bawah permukaan es Europa, bulan Jupiter. Bisakah itu menampung kondisi yang memadai untuk kehidupan? Untuk mengetahuinya, misi kami akan melakukan survei paling detail yang pernah dilakukan di Eropa. terpesona oleh? Menyelam ke dalam: https://t.co/rORF6MH6rE #dunia laut pic.twitter.com/KqOAFSkBU6
– NASA Europa Clipper (EuropaClipper) 20 Agustus 2020
Selama beberapa dekade, Europa telah menjadi salah satu dari sedikit lokasi yang dipilih di tata surya kita di mana kehidupan telah disarankan untuk ada atau saat ini. Untuk alasan ini, lusinan misi untuk mengunjungi bulan telah diusulkan.
Dua misi yang akan datang, Europa Clipper NASA dan JUpiter ICy Moons Explorer (JUICE) Badan Antariksa Eropa, akan mempelajari Eropa secara khusus.
Sementara pesawat ruang angkasa ini tidak memiliki alat yang tepat yang diperlukan untuk melakukan studi rinci tentang vulkanisme dasar laut di bulan-bulan Jovian, mereka masih sangat berguna dalam membuka sejarah pemanasan dan vulkanisme di Eropa.
“Masih banyak hal yang bisa kita kerjakan,” kata Dr. Behonkova. Akan ada batasan yang lebih baik pada evolusi parameter orbital yang dapat membantu menentukan keadaan di dalam objek. Akan ada pengukur gravitasi, dan dia akan mengetahui medan gravitasi dengan akurasi yang lebih baik daripada yang kita ketahui sekarang.”
Ini juga dapat membantu, dan ini juga dapat mendeteksi beberapa anomali besar di dasar laut. Jika kita beruntung, kita dapat melihat beberapa spesies kimia dan air. Akan menarik bagi kami untuk memiliki data ini dan, pada dasarnya, mempersempit kemungkinan, tentang apa yang terjadi di sistem Europa dan Jovian.”
JUICE saat ini menargetkan peluncuran roket Ariane 5 paling lambat 9 Juni 2022. Setelah lima manuver gravitasi dengan Bumi, Venus, dan Mars, pesawat itu akan memasuki orbit Jupiter pada Oktober 2029 sebelum mengirim pengorbit khusus ke Ganymede pada September 2032. dan kedatangan orbit di sekitar bulan itu.
Sementara itu, Europa Clipper saat ini dijadwalkan untuk diluncurkan selambat-lambatnya 10 Oktober 2024 pada kendaraan peluncuran komersial AS – yang hampir pasti akan menjadi Falcon Heavy SpaceX mengingat banyak penelitian NASA bahwa kendaraan komersial adalah alternatif yang layak untuk undang-undang Kongres AS yang asli. Kendaraan terkunci. Kerajinan untuk rudal SLS.
Jika diluncurkan pada 2024 di atas Falcon Heavy, Europa Clipper akan melakukan dua operasi bantuan gravitasi dengan Mars dan Bumi masing-masing pada Februari 2025 dan Desember 2026, sebelum memasuki orbit. Jupiter Pada 11 April 2030.
(Gambar utama: Kredit Europa: NASA / JPL-Caltech / SETI Institute)