Det som har varit länge misstänkt har bekräftats: Jupiters måne Europa har vatten. När vi har lärt oss mer om det yttre solsystemet under de senaste åren har Europa blivit ett högt prioriterat mål i sökandet efter livet. Med denna upptäckt har NASA precis målade ett stort rött tjur-öga på Jupiters minsta galileiska måne.
"Även om forskare ännu inte har upptäckt flytande vatten direkt har vi hittat det näst bästa: vatten i ångform."
Lucas Paganini, NASA-planforskare, forskarledare.
Innan denna upptäckt hade forskare redan några bevis för att Europa har potential att hamna liv. Månen har den jämnaste ytan på något objekt i solsystemet, vilket ledde till att forskare antog att den hade flytande vatten i ett hav under jord, som hölls över frysning genom tidvattenböjning från Jupiter. Den tidvattenböjningen håller inte bara vattnet i flytande form, det skapar isplattningsrörelser som liknar tektoniska plattor på jorden, enligt hypotesen.
Mer bevis kom från att studera de bruna fläckarna på Europas yta. Forskare ansåg att det här är kemikalier från hav som har kommit upp till ytan. Detta visar att havsbotten kan interagera med ytan, vilket är en viktig övervägande när man tänker på bana.
Upptäckten av flytande plummar höjde spänningsnivån om Europas potentiella livsmiljö.
2012 fångade Hubble en bild av Europa som visade det som många tolkade som en vattenfläkt som kom ut ur en spricka i den frusna ytan och sköt upp till cirka 200 km (120 miles) hög. (Som jämförelse är Mount Everest bara 8,8 km hög.) Under 2016 fanns det fler bevis från Hubble som föreslog plommon.
NASA: s rymdfarkoster Galileo upptäckte störningar i Jupiters magnetfält nära Europa under det rymdskeppets tid på Jupiter, 1995 till 2003. Forskare tillskrev dessa störningar till ett salt hav som kan existera under månens frusna yta, eftersom ett salt hav kan leda elektricitet.
Dessutom kom Galileo-rymdskeppet så nära som 206 km (128 mi) till Europas yta 1997 och vissa forskare föreslår att det faktiskt flög genom en plommon.
Men i alla dessa uppgifter fanns det ingen definitiv upptäckt av vatten. Nu har det förändrats.
"Denna första direkta identifiering av vattenånga i Europa är en kritisk bekräftelse av våra ursprungliga upptäckter av atomart ..."
Lorenz Roth, astronom och fysiker, KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, medförfattare.
Ett team av forskare under ledning av Lucas Paganini, en planetforskare från NASA, har publicerat ett papper som meddelade upptäckten av vatten i Europa. Artikeln heter titeln "En mätning av vattenånga mitt i en i stort sett lugn miljö i Europa." Den publiceras 18 november i tidskriften Nature.
I ett pressmeddelande sade Paganini: ”Väsentliga kemiska element (kol, väte, syre, kväve, fosfor och svavel) och energikällor, två av tre krav på liv, finns över hela solsystemet. Men det tredje - flytande vatten - är något svårt att hitta bortom Jorden. Medan forskare ännu inte har upptäckt flytande vatten direkt, har vi hittat det näst bästa: vatten i ångform. "
Paganini och de andra forskarna sa att de upptäckte tillräckligt med vatten för att fylla en simbassäng i olympisk storlek på några minuter; ungefär 2360 kg / sekund (5202 pund / sek.) De rapporterar också att vattnet endast förekommer sällan. "För mig är det intressanta med detta arbete inte bara den första direktupptäckten av vatten ovanför Europa, utan också bristen på det inom gränserna för vår detekteringsmetod."
Resultaten härrör från observationstiden med W.M. Keck Observatory på Hawaii. Under 17 observationsnätter under 2016 och 2017 fann teamet den svaga, tydliga signalen om vattenånga bara en gång. Ångan detekterades på Europas ledande halvklot när den kretsar kring Jupiter. (Europa är tidigt låst för Jupiter, precis som månen är till jorden.)
Vatten avger infrarött ljus i specifika frekvenser när det interagerar med solstrålning. Genom att använda en spektrografik på Keck-teleskopet mätte forskare den kemiska sammansättningen på Europas ledande halvklot.
"Denna första direkta identifiering av vattenånga i Europa är en kritisk bekräftelse av våra ursprungliga upptäckter av atomart, och den belyser den uppenbara sparsiteten hos stora plummar på denna isiga värld," sa Lorenz Roth, en astronom och fysiker från KTH Royal Institute of Teknik i Stockholm som ledde Hubble-studien 2013 och var medförfattare till den senaste utredningen.
Roth hänvisar till detektering av komponenter som utgör vatten som finns över Europa. Även om det är spännande är det inte detsamma som att upptäcka vatten. För att hitta vattnet var teamet tvungen att använda det markbaserade Keck-observatoriet och dess spektrografi, eftersom inget nuvarande rymdskepp har förmågan att upptäcka vatten.
Att bestämma att det är vatten snarare än bara vattenkomponenterna är inte lätt, särskilt från Jorden. Teamet bakom denna studie var tvungen att kämpa med vattnet i jordens atmosfär och för att göra det förlitade de sig på komplex matematisk modellering och datormodellering.
Teamet är säkert i sina resultat, även om de erkänner att ett uppdrag till Europa behövs för att verkligen förstå månen.
"Vi utförde noggranna säkerhetskontroller för att ta bort eventuella föroreningar i markbaserade observationer," säger Avi Mandell, en planetforskare från Goddard i Paganinis team. "Men så småningom måste vi komma närmare Europa för att se vad som egentligen händer."
Förhoppningsvis behöver forskare - och resten av oss - inte vänta för mycket längre för att få några mer definitiva svar på Europas många frågor. Europa Clipper flyttades till sin slutliga designstadium i augusti 2019 och kommer att lanseras någon gång i mitten av 2020-talet. Den kommer att ha en hel serie instrument för att undersöka Europas mysterier. Det mest spännande av allt kan vara dess markinträngande radar. Det kan se rakt igenom isen och bekräfta existensen av ett hav under jord en gång för alla.
Som om en orbiter inte räckte, talas det också om en Europa-lander.
År 2019 beviljade kongressen NASA 195 miljoner dollar för att undersöka utvecklingen av en lander som en del av Clipper-uppdraget. NASA begärde aldrig de pengarna, förmodligen delvis för att ytan i Europa är en svår miljö att landa på. Kanske vet kongressen att landningar lockar till sig ett stort antal allmänintressen.
Naturligtvis är det inte bara ytmiljön i Europa som är problematisk. Strålningen runt Jupiter är extrem, och för att lyckas måste Europa Clipper följa vida elliptiska banor, bara komma nära Europa under perioder innan han drar sig tillbaka till säkerhet. Så här kämpar NASAs Juno-rymdskepp med Jupiters strålning.
Men trots det kommer Clipper att kunna direkt avbilda alla plommor och till och med prova dem med sina masspektrometrar. Det kommer också att kunna undersöka ytan mer detaljerat än någonsin tidigare.
Vi måste dock vara tålamod. Juno tog fem år för att nå Jupiter. Om Europa Clipper-uppdraget lanseras i mitten av 2020-talet får vi inga vetenskapliga resultat förrän 2030 eller senare.
Mer:
- Pressmeddelande: NASA-forskare bekräftar vattenånga i Europa
- Forskningsdokument: En mätning av vattenånga mitt i en i stort sett lugn miljö i Europa
- Space Magazine Video: Exploring The Icy Moons of Jupiter. NASAs Europa Clipper och ESAs JUICE
