Új magyarázattal álltak elő arra, hogy miért foroghat a Jupiter Europa holdjának jeges héja más sebességgel, mint a belseje. Az új kutatásban bemutatott eredményeket a NASA Europa Clipper küldetése lesz képes leellenőrizni. Arra elég erős bizonyítékaink vannak már, hogy az Europa külső jégpáncélja alatt belső óceán húzódik: hatalmas mennyiségű sós víz, ami a hold sziklás köpenye körül kavarog. Számítógépes modellek szerint a víz tolja magával a jégburkot is, idővel hol felgyorsítva, hol lelassítva a jégréteg forgását. Azt már korábban is sejtettük, hogy az Europa jégpáncélja szabadon, a sziklás belső részektől és az óceántól eltérő sebességgel mozog. Az új modell eredményei elsőként jelzik elő azt, hogy az óceán áramlatai befolyásolhatják a jégpáncél forgását.

A kutatás fő eleme az ellenállás (drag), azaz annak a vízszintes irányú erőhatásnak a kiszámítása, amit a hold óceánja gyakorol a felette húzódó jégre. Az eredmények arra is kitérnek, hogy az áramlások és a jégrétegre gyakorolt erőhatás még akár a hold felszínén látható bizonyos felszínformák kialakulására is választ adhat. Például az áramlatok okozta lassú tágulás és összehúzódás során jöhettek létre gerincvonulatok és repedések a jégpáncélon.

Hamish Hay, az Oxfordi Egyetem kutatójának, valamint a tanulmány vezető szerzőjének elmondása szerint laboratóriumi kísérleteknek köszönhetően már eddig is tudtuk, hogy az Europa óceánjának melegedése és hűlése áramlatokat kelthet. Az új eredmények olyan csatolást mutatnak a jég és az óceán forgása között, amit korábban még nem vizsgáltak.

A Jupiter Europa jeges holdjának felszíne a NASA Juno keringőegységének 2022. szeptember 29-i felvételén. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSImage képfeldolgozás: Kevin M. Gill CC BY 3.0)

Várhatóan a NASA 2030-ra tervezett Europa Clipper küldetésének méréseivel precízen ki lehet majd mérni a jégpáncél forgásának sebességét. Amikor majd az Europa Clipper fényképeit összehasonlítják a korábbi Galileo és Voyager küldetések felvételeivel, alaposabban is össze lehet vetni a felszínt, olyan területek után kutatva, amik az idők során megváltoztak.

Planetológusok évtizedek óta vitatkoznak arról, hogy az Europa jeges felszíne gyorsabban foroghat, mint a hold belseje. Az óceán mozgásai helyett azonban külső erőkben keresték a megoldást: a Jupiterben. Korábbi elméletek szerint a gázóriás Europa-ra gyakorolt gravitációs vonzása ,,rángatja” a Hold jégpáncélját és ezért forog kissé gyorsabban. Robert Pappalardo (JPL), az Europa Clipper egyik kutatójának nagy meglepetést okozott, hogy az óceánban zajló folyamatok hatása elég nagy ahhoz, hogy módosítsa a jég mozgását.

Az Europa Clipper küldetés jelenleg az összeszerelési, tesztelési fázisban jár, tervek szerint 2024-ben fogják útjára indítani. Az űrszonda 2030-ban fog pályára állni a Jupiter körül és érzékeny műszereivel különböző méréseket fog végezni az Europa holdon, amit körülbelül 50-szer fog megközelíteni. A küldetés egyik célja, hogy kiderítsék, vajon alkalmasak-e az élet fenntartására a körülmények az Europa óceánjának mélyén.

Mint egy fazék víz

A földi óceánok vizsgálatára kifejlesztett technológiákat felhasználva az új tanulmány szerzői a NASA szuperszámítógépeivel modellezték az Europa óceánját. Vizsgálták a víz keringésének komplexitását, illetve azt, hogy a melegedés és hűlés hogyan befolyásolja azt. Jelenlegi elméleteink szerint az Europa óceánját a sziklás magban zajló radioaktív bomlásból, valamint az ár-apály erők hatásának következtében felszabaduló hő melegíti. Ahogyan a tűzhelyre tett fazék vízben is, az Europa melegebb vízrétegei az óceán tetejére emelkednek.

A szimulációkban eleinte függőleges irányban keringett a víz, de a hold forgása miatt a víz mozgásának iránya a vízszintes felé kezdett dőlni: kelet-nyugati és nyugat-keleti áramlatok formájában. A víz ellenállását is figyelembe véve megállapították, hogy ha az áramlatok elég gyorsak, elegendően nagy nyomást tudnak gyakorolni a felette húzódó jégpáncélra, felgyorsítva vagy lelassítva annak forgását. A belső hő mennyisége, ezzel együtt pedig az óceánban levő keringési mintázatok idővel változhatnak, ami szintén a jégpáncél forgásának gyorsulását vagy lassulását okozhatja.

Hamish Hay elmondása szerint azért is fontosak az eredményeik, mert segítenek megérteni más óceánbolygók forgásának időbeli változásait. Most, hogy már tudjuk, hogy potenciálisan az ilyen égitestek belső óceánja és külső kérgének mozgása ilyen módon összekapcsolt, az Europa és más hasonló égitestek geológiai fejlődéstörténetéről is többet tudhatunk meg.

Forrás: NASA JPL