Châu Âu Tín dụng hình ảnh: NASA Bấm để phóng to
Việc phát hiện ra rằng sao Mộc Jupiter mặt trăng Europa rất có thể có một đại dương lạnh, mặn bên dưới lớp băng giá lạnh của nó đã đưa Europa vào danh sách ngắn các vật thể trong hệ mặt trời của chúng ta mà các nhà sinh vật học muốn nghiên cứu thêm. Tại hội nghị Earth System Processes II ở Calgary, Canada, Ron Greeley, nhà địa chất học hành tinh và giáo sư địa chất tại Đại học bang Arizona ở Phoenix, Arizona, đã nói chuyện tóm tắt những gì được biết về Sao Mộc và các mặt trăng của nó, và những gì còn lại được khám phá .
Đã có sáu tàu vũ trụ đã khám phá hệ thống Sao Mộc. Hai chiếc đầu tiên là tàu vũ trụ Tiên phong vào những năm 1970 bay qua hệ thống Sao Mộc và thực hiện một số quan sát ngắn. Những chiếc được theo sau bởi tàu vũ trụ Voyager I và II, đã cho chúng ta những góc nhìn chi tiết đầu tiên về các vệ tinh Galilê. Nhưng hầu hết các thông tin chúng tôi có được từ nhiệm vụ Galileo. Gần đây, có một con tàu vũ trụ Cassini bay ngang qua Sao Mộc và thực hiện các quan sát trên đường tới Sao Thổ, nơi nó hiện đang hoạt động. Nhưng gần như tất cả mọi thứ chúng ta biết về địa chất của hệ thống Sao Mộc, và đặc biệt là các vệ tinh Galilê (Io, Europa, Ganymede và Callisto), đến từ sứ mệnh Galileo. Galileo đã cho chúng tôi rất nhiều thông tin đáng kinh ngạc mà chúng tôi vẫn đang trong quá trình phân tích ngày nay.
Có bốn vệ tinh Galilê. Io, trong cùng, là vật thể hoạt động mạnh nhất trong hệ mặt trời. Nó lấy được năng lượng bên trong của nó từ căng thẳng thủy triều trong nội địa, vì nó đang bị đẩy giữa Europa và Sao Mộc. Núi lửa bùng nổ mà chúng ta thấy ở đó rất ấn tượng. Có đám được đẩy ra khoảng 200 km (124 dặm) trên bề mặt. Chúng ta cũng thấy núi lửa phun trào dưới dạng dòng dung nham phun trào trên bề mặt. Đây là nhiệt độ rất cao, dòng chảy rất lỏng. Trên Io chúng ta thấy những dòng chảy này kéo dài hàng trăm km trên bề mặt.
Tất cả các vệ tinh Galilê đều ở trên quỹ đạo hình elip, điều đó có nghĩa là đôi khi chúng lại gần Sao Mộc hơn, những lần khác chúng lại xa hơn và chúng bị những người hàng xóm đẩy ra. Điều đó tạo ra ma sát bên trong đến mức đủ, trong trường hợp của Io, để làm tan chảy phần bên trong và truyền động cho các núi lửa. Các quá trình tương tự đang diễn ra trên Europa. Và có khả năng núi lửa silicat diễn ra bên dưới lớp băng giá trên Europa.
Ganymede là vệ tinh lớn nhất trong hệ mặt trời. Nó có lớp vỏ băng giá bên ngoài. Chúng tôi nghĩ rằng nó có một đại dương băng phụ của nước lỏng trên lõi silicat và có lẽ là lõi kim loại nhỏ bên trong. Ganymede đã phải chịu các quá trình địa chất kể từ khi hình thành. Nó có một lịch sử phức tạp, bị chi phối bởi các quá trình kiến tạo. Chúng tôi thấy một sự kết hợp của các tính năng rất cũ và các tính năng rất trẻ. Chúng ta có thể thấy các mẫu thực tế phức tạp trên bề mặt của nó cắt ngang các mẫu gãy cũ. Bề mặt bị nứt thành các khối đã được thay đổi về phần bên trong, rõ ràng là chất lỏng, bên trong. Chúng ta cũng thấy lịch sử tác động có từ thời kỳ bắn phá sớm. Sắp xếp lại lịch sử kiến tạo của Ganymede là một công việc đang trong quá trình.
Callisto là lớp ngoài cùng của các vệ tinh Galilê. Nó cũng bị ảnh hưởng bởi sự bắn phá, phản ánh lịch sử bồi đắp sớm của hệ mặt trời nói chung và hệ thống Sao Mộc nói riêng. Bề mặt bị chi phối bởi các miệng hố ở mọi kích cỡ. Nhưng chúng tôi đã rất ngạc nhiên bởi sự thiếu hụt rõ ràng của các miệng hố va chạm rất nhỏ. Chúng tôi thấy các miệng hố tác động rất nhỏ trên người hàng xóm của nó, Ganymede; chúng tôi không thấy họ trên Callisto. Có một số quá trình, chúng tôi nghĩ rằng, đó là xóa các miệng hố nhỏ - nhưng chỉ trong các khu vực được chọn trên mặt trăng. Đây là một bí ẩn chưa được giải quyết: quá trình loại bỏ các miệng hố nhỏ ở một số khu vực, hoặc thay vào đó, có thể chúng không được hình thành ở đó vì lý do nào đó để bắt đầu? Một lần nữa, đây là một chủ đề của nghiên cứu liên tục.
Tuy nhiên, điều tôi muốn nói đến chủ yếu là Europa. Europa có kích thước bằng mặt trăng Trái đất. Nó chủ yếu là một vật thể silicat, nhưng nó có lớp vỏ ngoài là H2O, bề mặt của nó bị đóng băng. Tổng khối lượng nước bao phủ bên trong silicat của nó vượt quá tất cả lượng nước trên Trái đất. Bề mặt của nước đó bị đóng băng. Câu hỏi là: Cái gì bên dưới lớp vỏ đông lạnh đó? Có đá rắn đến tận đáy, hay có một đại dương lỏng? Chúng tôi nghĩ rằng có nước lỏng bên dưới lớp băng giá, nhưng chúng tôi không thực sự biết điều đó. Ý tưởng của chúng tôi dựa trên các mô hình, và giống như tất cả các mô hình, chúng có thể được nghiên cứu thêm.
Lý do chúng tôi nghĩ rằng có một đại dương lỏng trên Europa là từ hành vi của từ trường cảm ứng xung quanh Europa được đo bằng từ kế trên Galileo. Sao Mộc có từ trường cực lớn. Đến lượt nó, nó tạo ra một từ trường, không chỉ trên Europa, mà còn trên Ganymede và Callisto. Cách thức hoạt động của từ trường phù hợp với sự hiện diện của một đại dương chất lỏng mặn dưới đáy biển, không chỉ trên Europa, mà còn trên Ganymede và Callisto.
Chúng tôi biết rằng bề mặt là nước đá. Chúng tôi biết rằng có các thành phần phi băng, bao gồm các loại muối khác nhau. Và chúng ta biết rằng bề mặt đã được xử lý địa chất: nó đã bị gãy, được chữa lành, bị vỡ nhiều lần. Chúng tôi cũng thấy tương đối ít miệng hố tác động trên bề mặt. Điều đó chỉ ra rằng bề mặt là trẻ về mặt địa chất. Europa thậm chí có thể hoạt động địa chất ngày hôm nay. Hình ảnh của một khu vực, đặc biệt, cho thấy một bề mặt đã bị phá vỡ nghiêm trọng. Các tấm băng giá đã bị phá vỡ và chuyển sang vị trí mới. Vật chất đã rỉ ra giữa các vết nứt, sau đó rõ ràng bị đóng băng và chúng tôi nghĩ rằng đây có thể là một trong những nơi có vật liệu thượng lưu, có lẽ do sự nóng lên của thủy triều mà tôi đã nói trước đó.
Chúng ta có xu hướng quên quy mô của sự vật trong khoa học hành tinh. Nhưng những khối băng giá này là rất lớn. Khi chúng tôi nghĩ về thăm dò trong tương lai, chúng tôi muốn xuống bề mặt và thực hiện các phép đo quan trọng nhất định. Vì vậy, chúng ta phải suy nghĩ về các hệ thống tàu vũ trụ có thể hạ cánh ở loại địa hình này. Bởi vì những nơi này có thể có vật liệu có nguồn gốc từ bên dưới băng, chúng là ưu tiên cao nhất để khám phá. Tuy nhiên, như thường thấy trong khám phá hành tinh, những nơi thú vị nhất là khó đến nhất.
Vậy chúng ta muốn biết điều gì? Đầu tiên và cơ bản nhất là khái niệm đại dương. Nước lỏng có tồn tại hay không? Vỏ băng dày hay mỏng? Nếu có một đại dương ở đó, lớp băng giá đó dày bao nhiêu? Điều này rất quan trọng để biết khi chúng ta nghĩ về việc khám phá một đại dương lỏng có thể có trên Europa: Nếu chúng ta muốn vào đại dương, chúng ta phải đi sâu qua băng như thế nào? Tuổi của bề mặt là gì? Chúng tôi nói là người trẻ tuổi, người Bỉ nhưng người đó chỉ là một thuật ngữ tương đối. Có phải hàng ngàn, hàng trăm ngàn, hàng triệu, thậm chí hàng tỷ năm tuổi? Các mô hình cho phép trải đều ở các độ tuổi, dựa trên tần số miệng hố va chạm. Các môi trường ngày nay có thuận lợi cho astrobiology là gì? Và môi trường trong quá khứ là gì? Họ giống nhau, hay họ đã thay đổi theo thời gian? Các câu trả lời cho những câu hỏi này đòi hỏi dữ liệu mới.
Một điều nữa thúc đẩy sự quan tâm của chúng tôi trong việc khám phá các vệ tinh Galilê là cố gắng tìm hiểu lịch sử địa chất của chúng. Ở một mức độ nào đó, sự đa dạng mà chúng ta thấy, từ Io đến Europa đến Ganymede và Callisto, có thể được liên kết với lượng năng lượng thủy triều mà điều khiển hệ thống. Năng lượng thủy triều tối đa thúc đẩy núi lửa đang chiếm ưu thế trên Io. Ở một thái cực khác, rất ít năng lượng thủy triều trên Callisto dẫn đến việc bảo tồn hồ sơ va chạm. Europa và Ganymede nằm ở giữa hai trường hợp cực đoan này.
Tổng diện tích bề mặt của ba mặt trăng băng giá của Sao Mộc (Europa, Ganymede và Callisto) lớn hơn diện tích bề mặt của Sao Hỏa, và trên thực tế, tương đương với toàn bộ bề mặt trái đất. Vì vậy, khi chúng ta thảo luận về việc thăm dò các vệ tinh băng giá của Galilê, có rất nhiều địa hình để che chắn.
Để khám phá trong tương lai, hãy để tôi chia sẻ một chút lịch sử. Ba năm trước, NASA đã thành lập dự án Prometheus. Dự án Prometheus liên quan đến việc phát triển năng lượng hạt nhân và lực đẩy hạt nhân, một điều chưa được xem xét nghiêm túc trong một thời gian dài. Nhiệm vụ đầu tiên được thực hiện trong dự án Prometheus là Jupiter Icy Moons Orbiter, hay JIMO. Mục đích là để khám phá ba mặt trăng băng giá trong bối cảnh của hệ thống Sao Mộc. Đó là một dự án rất tham vọng. Chà, đầu năm nay JIMO đã bị hủy bỏ. Nhưng có vẻ như năm nay sẽ có sự chấp thuận cho một quỹ đạo địa vật lý cho Europa. Các bước ban đầu để có được tàu vũ trụ đang được tiến hành đang được xem xét ngay bây giờ. Europa là một ưu tiên rất cao để khám phá, và công nhận ưu tiên đó, nhiệm vụ này có thể sẽ xảy ra.
Tại sao chúng ta rất quan tâm đến Europa? Khi chúng ta nói về astrobiology, chúng ta xem xét ba thành phần cho sự sống: nước, hóa học phù hợp và năng lượng. Sự hiện diện của họ không có nghĩa là tia sáng kỳ diệu của sự sống từng xảy ra, nhưng đó là những điều mà chúng ta nghĩ là cần thiết cho cuộc sống. Và như tôi đã vạch ra, cả ba mặt trăng băng giá của Sao Mộc đều là mục tiêu tiềm năng. Nhưng Europa là ưu tiên cao nhất, bởi vì nó dường như có năng lượng bên trong tối đa.
Vì vậy, tất nhiên, đầu tiên chúng tôi muốn biết: Có một đại dương, có hay không?
Vậy thì, cấu hình ba chiều của lớp băng giá là gì? Chúng ta biết rằng các sinh vật có thể sống trong các vết nứt và vết nứt trong băng Bắc Cực. Những vết nứt như vậy cũng có khả năng xuất hiện trên Europa, và có thể là những ngóc ngách được quan tâm cao đối với ngành sinh vật học.
Sau đó, chúng tôi muốn lập bản đồ các thành phần bề mặt hữu cơ và vô cơ. Chúng ta thấy trong dữ liệu tồn tại ngày nay rằng bề mặt không đồng nhất. Nó không chỉ là nước đá tinh khiết trên bề mặt. Có một số khu vực dường như giàu thành phần phi băng hơn những nơi khác. Chúng tôi muốn lập bản đồ tài liệu đó.
Chúng tôi cũng muốn lập bản đồ các tính năng bề mặt thú vị và xác định các địa điểm quan trọng nhất để khám phá trong tương lai, bao gồm cả tàu đổ bộ.
Sau đó, chúng tôi muốn hiểu Europa trong bối cảnh môi trường Sao Mộc. Ví dụ, môi trường bức xạ do sao Mộc áp đặt ảnh hưởng đến hóa học bề mặt trên Europa như thế nào?
Cuối cùng, chúng tôi muốn xuống bề mặt, bởi vì có một số điều mà chúng tôi chỉ có thể làm từ bề mặt. Chúng tôi có rất nhiều dữ liệu từ nhiệm vụ Galileo và hy vọng sẽ có được nhiều hơn từ nhiệm vụ Europa tiềm năng, nhưng đó là dữ liệu viễn thám. Tiếp theo, chúng tôi muốn đưa một tàu đổ bộ lên bề mặt có thể thực hiện một số phép đo mặt đất quan trọng, để đặt dữ liệu viễn thám vào bối cảnh. Và vì vậy, trong cộng đồng khoa học, chúng tôi cảm thấy rằng nhiệm vụ tiếp theo đối với Europa và hệ thống Sao Mộc phải có một gói hạ cánh nào đó. Nhưng liệu điều này có thực sự xảy ra hay không, hãy theo dõi!
Nguồn gốc: NASA Astrobiology
