Hur bestämmer du tjockleken på ett hav som du inte kan se, än mindre veta hur salt det är? Europa, den sjätte satelliten från Jupiter, tros ha ett hav av flytande vatten under dess isiga yta. Vi vet detta på grund av dess anmärkningsvärt okraterade yta och hur dess magnetfält reagerar med Jupiters. Nya resultat som tar hänsyn till Europas interaktion med plasma kring Jupiter - utöver magnetfältet - ger oss en bättre bild av havets tjocklek och sammansättning. Detta kommer att hjälpa framtida robotutforskare att veta hur djupt de behöver för att tunneln för att nå oceanerna under.
”Vi vet från tyngdkraftsmätningar gjorda av Galileo att Europa är en differentierad kropp. De mest troliga modellerna i Europas inredning har ett H2O-islager med en tjocklek på 80-170 km. Men tyngdkraftsmätningarna berättar ingenting om tillståndet för detta skikt (fast eller flytande), säger Dr. Nico Schilling från Institut Für Geophysik und Meteorologie i Köln, Tyskland.
Vattnet i Europas hav - precis som vattnet i vårt eget hav - är en god elektrisk ledare. När en ledare passerar genom ett magnetfält produceras elektricitet, och denna elektricitet påverkar magnetfältet självt. Det är precis som det som händer i en elektrisk generator. Denna process kallas elektromagnetisk induktion, och induktionens intensitet ger mycket information om materialen som är involverade i processen.
Men Europa interagerar inte bara med magnetfältet från Jupiter; den har också elektromagnetiska interaktioner med plasma som omger Jupiter, kallad magnetosfärisk plasma. Samma sak händer på jorden på ett sätt som är mycket bekant: Jorden har en magnetosfär, och när plasma som kommer från solen interagerar med vår magnetosfär ser vi det vackra fenomenet Aurora Borealis.
Denna process, som sker intermittent när Europa går runt Jupiter, har en inverkan på induktionsfältet i månens underjordiska hav. Genom att kombinera dessa mätningar med de tidigare mätningarna av interaktionen mellan Europa och Jupiters magnetfält kunde forskarna få en bättre bild av hur tjock och hur ledande Europas hav är. Deras resultat publicerades i en artikel med titeln, Tidsvarierande interaktion mellan Europa och den joviska magnetosfären: Begränsningar för konduktiviteten i Europas underjordiska hav, som visas i tidskriften augusti 2007 Icarus.
Forskarna jämförde sina modeller av Europas elektromagnetiska induktion med resultaten från Galileos magnetfältmätningar och fann att havets totala konduktivitet var cirka 50 000 Siemens (ett mått på elektrisk ledningsförmåga). Detta är mycket högre än tidigare resultat, vilket placerade konduktiviteten på 15000 Siemens.
Beroende på havets sammansättning kan dock tjockleken vara mellan 25 och 100 km, vilket också är tjockare än den tidigare uppskattade nedre gränsen på 5 km. Ju mindre ledande havet är, desto tjockare måste det vara för att redovisa den uppmätta konduktiviteten, och detta beror på mängden och typen av salt som finns i havet, vilket fortfarande är okänt.
Att beakta interaktioner med magnetosfärplasma är viktiga när man studerar sammansättningen av planeter och månar.
Dr Schilling sade: "Plasmainteraktionen påverkar magnetfältmätningarna, men inte t.ex. gravitationsmätningarna. Så i alla fall i Jupitersystemet, där magnetfältmätningar användes för att få lite information från månens inre, måste plasmainteraktionen övervägas. Ett exempel är till exempel Io, där de första flybys föreslog att Io kan ha ett internt dynamo-fält. Det visade sig att den uppmätta störningen av magnetfältet inte var ett inre fält utan skapades av plasmainteraktionen. ”
Europa och Io är dock inte det enda stället där magnetfält och plasma-interaktioner kan berätta om naturen hos en planets inre; samma metod användes också för att upptäcka gejsrarna från Enceladus, en av Saturns månar.
"De första antydningarna om en aktiv sydpolregion kom från magnetfältmätningarna och simuleringarna av plasmainteraktionen, innan Cassini faktiskt såg gejsrarna," sade Dr. Schilling.
Med upptäckten av hela ekosystem på botten av hav här på jorden - ekosystem helt avskuren från solljus - upptäckten av hav på Europa ger forskare hopp om att det kan finnas liv där. Och denna nya upptäckt hjälper forskare att förstå vilken typ av hav de kan ha att göra med.
Nu måste vi bara gå ner genom isskalet och leta efter oss själva.
Källa: Icarus
