Jüpiter’in buzlu ayı Europa’nın bu görüntüsü, 29 Eylül 2022’de görevin yakından geçişi sırasında NASA’nın Juno uzay aracındaki JunoCam görüntüleyici tarafından yakalandı. Ajansın Europa Clipper uzay aracı, 2030’da Jüpiter’in yörüngesine ulaştığında ayı keşfedecek. Kaynak: Görüntü verileri : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Görüntü işleme: Kevin M. Gill CC BY 3.0
Araştırma, buzlu kabuğun nasıl olduğuna dair yeni bir açıklama ortaya koyuyor Jüpiteruydusu Europa, iç kısmından farklı bir hızda dönüyor. NASAEuropa Clipper daha yakından bakacak.
NASA bilim adamları, Jüpiter’in ayı Europa’nın buzlu dış kabuğunun altında bir iç okyanusa sahip olduğuna dair güçlü kanıtlara sahipler – ayın kayalık iç kısmının etrafında dönen muazzam bir tuzlu su kütlesi. Yeni bilgisayar modellemesi, suyun aslında buz kabuğunu itiyor olabileceğini, muhtemelen zamanla ayın buzlu kabuğunun dönüşünü hızlandırıp yavaşlattığını gösteriyor.
Bilim adamları, Europa’nın kabuğunun muhtemelen serbest yüzdüğünü, aşağıdaki okyanustan ve kayalık iç kısımdan farklı bir hızda döndüğünü biliyorlar. Yeni modelleme, Europa’nın okyanus akıntılarının buzlu kabuğunun dönüşüne katkıda bulunabileceğini gösteren ilk model.
Çalışmanın kilit unsurlarından biri, ayın okyanusunun üstündeki buza uyguladığı yatay kuvvet olan sürtünmenin hesaplanmasını içeriyordu. Araştırma, okyanus akışının gücünün ve buz tabakasına karşı direncinin, Europa’nın yüzeyinde görülen bazı jeolojiyi nasıl açıklayabileceğine dair ipuçları veriyor. Çatlaklar ve sırtlar, buzlu kabuğun okyanus akıntıları tarafından itilip çekilirken zamanla yavaşça gerilmesi ve çökmesinden kaynaklanabilir.
NASA’nın Europa Clipper’ı, Jüpiter’in etrafında eliptik bir yolda dolanacak ve veri toplamak için her uçuşta uydusu Europa’ya yaklaşacak. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Araştırmacı Hamish Hay, “Bundan önce, Europa’nın okyanusunun ısınmasının ve soğumasının akıntıları tetikleyebileceği laboratuvar deneyleri ve modelleme yoluyla biliniyordu” dedi. Oxford Üniversitesi ve yayınlanan çalışmanın baş yazarı JGR: Gezegenler. Hay, araştırmayı NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Tahrik Laboratuvarı’nda doktora sonrası araştırma görevlisi iken gerçekleştirdi. “Şimdi sonuçlarımız, okyanus ile buzlu kabuğun dönüşü arasında daha önce hiç düşünülmemiş bir bağlantıyı vurguluyor.”
Buz kabuğunun ne kadar hızlı döndüğünü hassas bir şekilde belirlemek, NASA’nın yaklaşmakta olan Europa Clipper görevi tarafından toplanan ölçümleri kullanarak bile mümkün olabilir. Bilim adamları, Europa Clipper tarafından toplanan görüntüleri geçmişte NASA’nın yakaladığı görüntülerle karşılaştırdığında Galileo Ve gezgin misyonlar, buz yüzeyi özelliklerinin konumlarını inceleyebilecek ve potansiyel olarak ayın buzlu kabuğunun konumunun zaman içinde değişip değişmediğini belirleyebilecekler.
Onlarca yıldır gezegen bilimcileri, Europa’nın buzlu kabuğunun derin iç kısmından daha hızlı dönüp dönmediğini tartıştılar. Ancak bilim adamları bunu okyanusun hareketine bağlamak yerine, bir dış güce odaklandılar: Jüpiter. Gaz devinin yerçekiminin Europa’yı çekerken, aynı zamanda ayın kabuğunu da çektiğini ve biraz daha hızlı dönmesine neden olduğunu teorileştirdiler.
“Okyanusun dolaşımında meydana gelenlerin buzlu kabuğu etkilemeye yetmesi benim için tamamen beklenmedikti. Bu büyük bir sürprizdi,” dedi ortak yazar ve Europa Clipper Projesi Bilim İnsanı Robert Pappalardo JPL. “Ve Europa’nın yüzeyinde gördüğümüz çatlakların ve sırtların aşağıdaki okyanusun dolaşımına bağlı olabileceği fikri – jeologlar genellikle ‘Belki de bunu yapan okyanustur’ diye düşünmezler.”
Şu anda JPL’de montaj, test ve fırlatma operasyonları aşamasında olan Europa Clipper’ın 2024’te fırlatılması planlanıyor. Uzay aracı Jüpiter’in yörüngesine 2030’da başlayacak ve sofistike enstrümanlar paketi Ayın yanından yaklaşık 50 kez geçerken bilim verilerini toplamak için. Görev, derin iç okyanusu ile Europa’nın yaşam için uygun olabilecek koşullara sahip olup olmadığını belirlemeyi amaçlamaktadır.
Bir tencere su gibi
Dünya okyanusunu incelemek için geliştirilen teknikleri kullanan makalenin yazarları, Europa’nın okyanusunun büyük ölçekli modellerini yapmak için NASA süper bilgisayarlarına güvendiler. Suyun nasıl dolaştığının karmaşıklığını ve ısıtma ve soğutmanın bu hareketi nasıl etkilediğini araştırdılar.
Bilim adamları, Europa’nın iç okyanusunun, ayın kayalık çekirdeğindeki radyoaktif bozunma ve gelgit ısınması nedeniyle aşağıdan ısıtıldığına inanıyor. Ocakta tencerede ısınan su gibi, Europa’nın ılık suyu okyanusun tepesine yükselir.
Simülasyonlarda, sirkülasyon başlangıçta dikey olarak hareket etti, ancak ayın bir bütün olarak dönüşü, akan suyun doğu-batı ve batı-doğu akıntılarında daha yatay bir yönde yön değiştirmesine neden oldu. Araştırmacılar, simülasyonlarına sürtünmeyi dahil ederek, akıntılar yeterince hızlıysa, kabuğun dönüş hızını hızlandırmak veya yavaşlatmak için yukarıdaki buzda yeterli sürüklemenin olabileceğini belirleyebildiler. İç ısıtma miktarı – ve dolayısıyla okyanustaki sirkülasyon modelleri – zamanla değişebilir ve potansiyel olarak yukarıdaki buzlu kabuğun dönüşünü hızlandırır veya yavaşlatır.
Hay, “Çalışma, diğer okyanus dünyalarının dönüş hızlarının zaman içinde nasıl değişebileceğini anlamak açısından önemli olabilir” dedi. “Ve artık iç okyanusların bu cisimlerin yüzeyleriyle potansiyel eşleşmesini bildiğimize göre, Europa’nın yanı sıra jeolojik geçmişleri hakkında daha fazla şey öğrenebiliriz.”
Referans: “Dönen Konveksiyon Simülasyonlarında Europa’nın Buz-Okyanus Arayüzünde Türbülanslı Sürükleme: Buz Kabuğunun Eşzamansız Dönmesi İçin Etkiler”, HCFC Hay, I. Fenty, RT Pappalardo ve Y. Nakayama, 19 Şubat 2023, JGR: Gezegenler.
DOI: 10.1029/2022JE007648
Misyon Hakkında Daha Fazla Bilgi
Europa Clipper misyonunun birincil bilimsel amacı, Jüpiter’in uydusu Europa’nın buzlu yüzeyinin altında yaşamı sürdüren ortamların olasılığını keşfetmek. Misyon üç temel hedefe odaklanıyor: buz kabuğunun ve altındaki okyanusun doğasını ve bunların bileşimini ve jeolojisini araştırmak. Europa’nın bu derinlemesine çalışması, bilim adamlarının Dünya’nın ötesinde yaşanabilir dünyaların astrobiyolojik potansiyeli hakkındaki anlayışlarını geliştirecek.
California, Pasadena’daki Caltech, NASA’nın Washington’daki Bilim Misyon Müdürlüğü adına Laurel, Maryland’deki Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL) ile işbirliği içinde Jet Tahrik Laboratuvarı (JPL) liderliğindeki geliştirmeyle misyonu yönetiyor. APL, JPL ve NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi ile ortaklaşa, ana uzay aracı gövdesini tasarladı. NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezindeki Gezegen Görevleri Program Ofisi, Europa Clipper görevinin program yönetimini denetler.