إذا أردنا البحث عن الحياة على أوروبا ، فمن الأفضل أن نحضر تمرينًا

يُعتقد أن قمر كوكب المشتري يوروبا ، وهو عالم كبير به محيط جليدي شاسع ، هو أحد أفضل المرشحين لاستضافة الحياة في مكان آخر في النظام الشمسي. ناسا لديها يعتبر إرسال المسبار إلى سطح القمر لمعرفة ما إذا كان الجليد يحتوي على مواد كيميائية تدل على وجود الحياة ، ولكن هذا المشروع لا يزال في مرحلة التقييم.

تشرح ورقة نشرت يوم الاثنين ما سوف تتطلبه تلك المهمة من أجل الحصول على فرصة جيدة للعثور على هذه المواد الكيميائية. لاكتشاف أي مادة بدائية ، سيحتاج المسبار إلى حمل مثقاب قادر على التحرك على عمق متر واحد على الأقل تحت سطح القمر.

إعادة تشكيل السطح

إن سلالات الجاذبية التي وضعها كوكب المشتري وأقماره الكبيرة الأخرى على يوروبا هي مصدر الطاقة الذي يحافظ على جزء من سائل ماء القمر. لكن الجزء السائل من يوروبا – الذي يُعتقد أنه محيط بعرض القمر – يقع على عمق عشرات الكيلومترات تحت الجليد على سطح القمر. لذا فإن اكتشاف دليل على الحياة ليس مسألة تحديق من المدار.

ومع ذلك ، يأمل الباحثون أن ينتهي هذا الدليل في النهاية حيث يمكننا دراسته. هناك مؤشرات على أن يوروبا تم إعادة تشكيل السطح من خلال عملية مشابهة للصفائح التكتونية ، ولدينا حتى تلميح إلى ذلك قد تخترق السخانات جليد يوروبا. يمكن لهذه العمليات أن تنقل المواد من أعماق القمر إلى سطحه ، وتحمل إما كائنات حية أو مواد كيميائية مرتبطة بها.

إحدى المشكلات التي تواجه أي مركبة هبوط هي ما يحدث بمجرد وصول المواد إلى هناك. تتعرض المنطقة القريبة من كوكب المشتري لإشعاع شديد بسبب الحقول المغناطيسية للكوكب العملاق. بالإضافة إلى تدمير أي كائنات حية تعيش على الفور بسبب نقص الغلاف الجوي على السطح ، فإن الإشعاع سيحول المواد الكيميائية كيميائيًا بمرور الوقت. سنجد مزيجًا يصعب تفسيره من المواد الكيميائية العضوية بدلاً من شيء قد نربطه بوضوح بالحياة.

سيكون الحل الواضح هو النظر تحت السطح ، لأن الجليد سيحمي المواد إذا كانت عميقة بدرجة كافية. لكن هذه ليست حماية مضمونة ، نظرًا لأن سطح أوروبا تتأثر أيضًا بالتأثيرات التي ، في حالة عدم وجود غلاف جوي ، لن تواجه أي مشاكل في الاصطدام بالسطح مباشرة.

للحصول على فرصة جيدة للعثور على المواد الكيميائية التي تعكس البيئة المائية للقمر ، سنحتاج إلى الحفر أو الحفر أسفل كل من عمق الإشعاع السطحي والعمق الذي من المحتمل أن يكون قد تسبب في حدوث تأثيرات.

ما مدى العمق الكافي

تستكشف الورقة الجديدة مدى العمق الذي سنحتاجه للحفر. إذا احتجنا فقط إلى الوصول إلى ما دون النقطة التي يصل إليها الإشعاع ، فسنحتاج فقط إلى حفر بضعة سنتيمترات. ركز الباحثون الأربعة – وجميعهم من مؤسسات مقرها الولايات المتحدة – على ما إذا كانت التأثيرات ستؤدي إلى تموج السطح بما يكفي لتتطلب منا الحفر بشكل أعمق.

يمكن أن تكون العملية ، التي تسمى تأثير البستنة ، على غرار. للقيام بذلك ، نحتاج إلى معرفة بعض خصائص السطح المتأثر (الجليد ، في هذه الحالة) ، وتكرار التأثيرات ، وحجم تلك التأثيرات. باستخدام هذه المعلومات ، يمكننا معرفة معدل التأثير التراكمي بمرور الوقت. يمكننا أيضًا أن نتقدم إلى نقطة عندما يصل النظام إلى توازن وتختفي الحفر من السطح عن طريق ملؤها بالحطام بنفس التردد الذي يتم إنشاؤه فيه.

النموذج معقد بسبب حقيقة أن التأثيرات الأكبر تنفث حطامًا صغيرًا يؤدي أيضًا إلى إحداث تأثيرات عندما تعود المادة إلى سطح القمر ، ولكن يمكن حساب هذا التجعد أيضًا.

أخيرًا ، نحتاج إلى تقدير تواتر التأثيرات وحجم التأثيرات. تم استخدام اثنين بشكل شائع في الأدبيات: أحدهما يعتمد على تعداد الحفرة باستخدام بيانات من مركبة جاليليو المدارية ، والثاني تم تطويره من خلال تعداد ومضات التأثير. اختار الباحثون استخدام كلاهما ، وبناء نماذج منفصلة لكل منهما. في النهاية ، أنتجوا نتائج مشابهة جدًا.

في أوروبا ، أدى تأثير البستنة على السطح إلى عمق متوسط ​​يبلغ حوالي 30 سم. أي شيء أقرب إلى السطح من ذلك تعرض في وقت أو آخر لإشعاع كافٍ لتحويل أي مواد كيميائية فيه.

العالم القديم

لكن أوروبا كانت موجودة منذ أكثر من 4 مليارات عام ، وهناك العديد من المؤشرات على أن أجزاء من سطحه أحدث ، والبعض الآخر أقدم. في جميع الاحتمالات ، لم يكن هناك سوى القليل من سطح يوروبا في مكانه لتلك الفترة بأكملها. بشكل أكثر عملية ، إذا افترضنا أنه يمكننا هبوط مسبار في إحدى المناطق الأحدث ، فإن احتمالات العثور على تحول في المواد الأصلية. بالنسبة لموقع كان على السطح لمدة 10 ملايين سنة ، يقدر الباحثون أن التعمق أكثر من متر واحد يضمن أن المواد التي نجدها لن تتعرض للإشعاع.

لزيادة احتمالات نجاح المهمة ، سنحتاج إلى التركيز على المجالات الصغيرة نسبيًا. لاحظ الباحثون أيضًا أن القصف الإشعاعي لا يضرب أوروبا بشكل متساوٍ ، لذلك يمكننا أيضًا استهداف مناطق ذات تعرض أقل للإشعاع. ولكن حتى مع هذه المزايا ، سنحتاج إلى جلب التكنولوجيا التي تمكننا من الحفر بشكل أعمق مما فعلناه على أي جسم آخر غير الأرض.

علم الفلك الطبيعي ، 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01393-1 (حول DOIs).