Tuần trước, vào thứ ba, ngày 20 tháng 9, NASA tuyên bố rằng họ đã thực hiện một số phát hiện thú vị về sao Mộc mặt trăng Europa băng giá. Chúng dựa trên những hình ảnh được chụp bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble, các chi tiết sẽ được công bố vào tuần sau. Không cần phải nói, kể từ đó, cộng đồng khoa học và công chúng nói chung đã chờ đợi với hơi thở bị cắn.
Đầu ngày hôm nay (26 tháng 9) NASA chấm dứt sự chờ đợi và công bố phát hiện của Hubble trong một hội nghị trực tiếp của NASA. Theo hội đồng của NASA, gồm các thành viên của nhóm nghiên cứu, nhiệm vụ quan sát Europa mới nhất này đã tiết lộ bằng chứng về các dòng nước mặn phát ra từ bề mặt Europa Europa. Nếu đúng, điều này có nghĩa là đại dương dưới mặt trăng mặt trăng sẽ dễ tiếp cận hơn so với suy nghĩ trước đây.
Sử dụng thiết bị Máy quang phổ Kính viễn vọng Không gian Hubble (STIS), nhóm nghiên cứu đã tiến hành quan sát Sao Mộc và Europa trong phổ cực tím trong suốt 15 tháng. Trong thời gian đó, Europa đã đi qua trước mặt Sao Mộc (người khổng lồ khí) trong 10 lần riêng biệt.
Và trong ba trong số những dịp này, nhóm nghiên cứu đã thấy những gì dường như là những luồng nước phun trào từ bề mặt. Những đám khói đã được ước tính được đạt lên đến 200 km (125 dặm) từ khu vực phía Nam của Europa trước (có lẽ) mưa lại lên bề mặt, gửi tiền nước đá và vật chất từ bên trong.
Mục đích của việc quan sát là kiểm tra bầu không khí mở rộng Europa Europa (hay còn gọi là exosphere). Phương pháp mà nhóm nghiên cứu sử dụng tương tự như phương pháp được sử dụng để phát hiện bầu khí quyển xung quanh các hành tinh ngoài mặt trời. Như William Sparks của Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI) ở Baltimore (và trưởng nhóm), đã giải thích trong thông cáo báo chí của NASA:
Không khí của một hành tinh ngoài hệ mặt trời chặn một số ánh sáng phía sau nó. Nếu có một bầu không khí mỏng xung quanh Europa, nó có khả năng chặn một số ánh sáng của Sao Mộc, và chúng ta có thể thấy nó như một hình bóng. Và vì vậy, chúng tôi đã tìm kiếm các tính năng hấp thụ xung quanh chi của Europa khi nó đi qua khuôn mặt mịn màng của Sao Mộc.
Khi họ nhìn vào Europa bằng cách sử dụng kỹ thuật tương tự này, họ lưu ý rằng các mảng nhỏ trên bề mặt là màu tối, cho thấy sự hấp thụ của tia UV. Điều này tương ứng với công việc trước đây được thực hiện bởi Lorenz Roth (thuộc Viện nghiên cứu Tây Nam) và nhóm các nhà nghiên cứu của ông vào năm 2012. Tại thời điểm này, họ đã phát hiện bằng chứng về hơi nước đến từ vùng cực nam Europa Europa.
Như họ đã chỉ ra trong một bài viết chi tiết về kết quả của họ - có tiêu đề Vượt nước thoáng qua tại Europa Europa South Cực, nhóm nghiên cứu cũng đã dựa vào các quan sát tia cực tím được thực hiện bằng kính viễn vọng Hubble. Ghi nhận một lượng khí thải hydro và oxy trùng khớp về mặt thống kê, họ kết luận rằng đây là kết quả của hơi nước bị đẩy ra bị phá vỡ bởi bức xạ Sao Mộc (một quá trình được gọi là quá trình phóng xạ).
Mặc dù phương pháp của họ khác nhau, Sparks và nhóm nghiên cứu của ông cũng tìm thấy bằng chứng về những luồng nước rõ ràng này, và ở cùng một nơi không hơn không kém. Dựa trên các thông tin mới nhất từ STIS, hầu hết các chuỗi rõ ràng nằm ở vùng cực nam mặt trăng trong khi một vùng khác dường như nằm ở vùng xích đạo.
Khi chúng tôi tính toán theo một cách hoàn toàn khác, lượng vật liệu cần thiết để tạo ra các tính năng hấp thụ này, nó khá giống với những gì mà Roth và nhóm của ông đã tìm thấy, ông Sparks nói. Các ước tính cho khối lượng là tương tự nhau, các ước tính cho chiều cao của các chuỗi là tương tự nhau. Vĩ độ của hai trong số các ứng cử viên mà chúng ta thấy tương ứng với công việc trước đó của họ.
Một kết luận thú vị khác đến từ nghiên cứu này và năm 2012 là khả năng những luồng nước này không liên tục. Về cơ bản, Europa là thế giới bị khóa chặt, điều đó có nghĩa là cùng một phía luôn luôn được trình bày cho chúng ta khi nó đi qua Sao Mộc. Điều này thỉnh thoảng cứ sau 3,5 ngày, do đó mang đến cho các nhà thiên văn học và các nhà khoa học hành tinh nhiều cơ hội quan sát.
Nhưng thực tế là các luồng đã được quan sát tại một số điểm và không phải những điểm khác dường như chỉ ra rằng chúng là định kỳ. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu của Roth, đã cố gắng phát hiện ra một trong những vết loét do Sparks và các đồng nghiệp quan sát được một tuần sau khi họ báo cáo. Tuy nhiên, họ không thể xác định được nguồn nước được cho là này. Như vậy, có vẻ như các chuỗi, nếu chúng tồn tại, là ngắn ngủi.
Những phát hiện này rất có ý nghĩa vì hai lý do. Một mặt, họ là bằng chứng nữa cho thấy một đại dương nước mặn, ấm áp tồn tại bên dưới bề mặt băng giá Europa Europa. Mặt khác, họ chỉ ra rằng bất kỳ nhiệm vụ nào trong tương lai tới Europa sẽ có thể tiếp cận đại dương nước mặn này một cách dễ dàng hơn.
Kể từ khi Galileo Tàu vũ trụ đã thực hiện một chuyến bay của mặt trăng Jovian, các nhà khoa học đã tin rằng một đại dương bên trong đang nằm bên dưới bề mặt băng giá Europa Europa - một nơi có lượng nước gấp từ hai đến ba lần so với tất cả các đại dương Trái đất cộng lại. Tuy nhiên, các ước tính về độ dày băng Ice dao động từ nó dày từ 10 đến 30 km (61919 mi) - với lớp băng ấm ấm siêu mềm, làm tăng tổng độ dày của nó lên tới 100 km (60 mi).
Biết nước định kỳ chạm tới bề mặt thông qua các khe nứt trong băng có nghĩa là bất kỳ nhiệm vụ nào trong tương lai (có thể bao gồm cả tàu ngầm) sẽ không phải khoan quá sâu. Và xem xét rằng đại dương nội địa Europa Europa được coi là một trong những cược tốt nhất của chúng tôi để tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất, biết rằng đại dương có thể truy cập được chắc chắn là một tin tức thú vị.
Và tin tức này chắc chắn gây ra sự phấn khích công bằng cho những người hiện đang phát triển Nhiệm vụ đề xuất của NASA về Europa, dự kiến sẽ ra mắt vào khoảng những năm 2020. Như Tiến sĩ Cynthia B. Phillips, một nhà khoa học nhân viên và Trưởng nhóm truyền thông khoa học cho Dự án Europa, đã nói với Tạp chí Vũ trụ qua email:
Phát hiện mới này, sử dụng dữ liệu Kính viễn vọng Không gian Hubble, là một điểm dữ liệu hấp dẫn giúp cho vay hỗ trợ cho ý tưởng rằng có các luồng hoạt động trên Europa ngày nay. Mặc dù không phải là một xác nhận tuyệt đối, Sparks et al. kết quả, kết hợp với các quan sát trước đây của Roth et al. (cũng sử dụng HST nhưng với một kỹ thuật khác), phù hợp với sự hiện diện của các luồng không liên tục đẩy hơi nước từ Nam bán cầu Europa. Những quan sát như vậy rất khó thực hiện từ Trái đất, tuy nhiên, ngay cả với Hubble, và do đó những kết quả này vẫn không có kết quả.
Cấm xác nhận sự hiện diện hay vắng mặt của các luồng trên Europa, cũng như điều tra nhiều bí ẩn khác của thế giới đại dương băng giá này, sẽ cần một tàu vũ trụ chuyên dụng trong hệ thống Sao Mộc. NASA hiện đang có kế hoạch gửi một tàu vũ trụ nhiều chuyến bay tới Europa, nơi sẽ thực hiện nhiều chuyến bay gần với Europa trong thập kỷ tới. Bộ dụng cụ khoa học mạnh mẽ của tàu vũ trụ có thể nghiên cứu bề mặt Europa Europa và dưới bề mặt chi tiết chưa từng có, và nếu các luồng khí tồn tại, nó sẽ có thể quan sát chúng trực tiếp và thậm chí có khả năng đo thành phần của chúng. Tuy nhiên, cho đến khi tàu vũ trụ Europa được đặt, tuy nhiên, các quan sát trên Trái đất như kết quả của Kính viễn vọng Không gian Hubble mới sẽ vẫn là kỹ thuật tốt nhất của chúng ta để quan sát Mặt trăng bí ẩn của Sao Mộc.
Đương nhiên, Sparks rõ ràng rằng thông tin mới nhất này không hoàn toàn kết luận. Mặc dù ông tin rằng các kết quả có ý nghĩa thống kê và không có dấu hiệu của các tạo tác trong dữ liệu, ông cũng nhấn mạnh rằng các quan sát được thực hiện trong bước sóng UV là khó khăn. Do đó, cần có thêm bằng chứng trước khi bất cứ điều gì có thể được nói một cách dứt khoát.
Trong tương lai, hy vọng rằng việc quan sát trong tương lai sẽ giúp xác nhận sự tồn tại của các luồng nước, và làm thế nào những điều này có thể giúp tạo ra địa hình hỗn loạn Europa Europa. Các sứ mệnh trong tương lai, như Kính viễn vọng Không gian NASA Web James (dự kiến ra mắt vào năm 2018) có thể giúp xác nhận hoạt động của chùm ngây bằng cách quan sát mặt trăng theo bước sóng hồng ngoại.
Như Paul Hertz, giám đốc Phòng Vật lý thiên văn tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết:
Các khả năng độc đáo của Hub Hubble cho phép nó nắm bắt được các luồng này, một lần nữa thể hiện khả năng của Hubble, để thực hiện các quan sát mà nó không bao giờ được thiết kế để thực hiện. Quan sát này mở ra một thế giới khả năng và chúng tôi mong muốn các sứ mệnh trong tương lai - như Kính viễn vọng Không gian James Webb - để theo dõi khám phá thú vị này.
Các thành viên khác của nhóm bao gồm Britney Schmidt, trợ lý giáo sư tại Trường Khoa học Trái đất và Khí quyển tại Viện Công nghệ Georgia ở Atlanta; và Jennifer Wiseman, nhà khoa học cao cấp của dự án Hubble tại Trung tâm bay không gian NASA God Goddard ở Greenbelt, Maryland. Tác phẩm của họ sẽ được xuất bản trong số ra ngày 29 tháng 9 của Tạp chí vật lý thiên văn.
Và hãy chắc chắn thưởng thức video này của NASA về phát hiện thú vị này:
