Denna spänning omger NASA: s Juno-uppdrag, som kommer att gå in i Jupiters omlopp i sommar och framtida uppdrag som planerar att utforska sin måns ices, Europa. Ny forskning om de konstiga egenskaperna hos den mångkrackade skorpan kan avslöja några intressanta punkter om Europas underjordiska hav.
Forskare från Brown University i Providence, Rhode Island, har kombinerat europeiska observationer med datormodeller och laboratorieexperiment som kommer att bidra till att upptäcka tidvattenkontraktioner som orsakas av det enorma gravitationsfältet Jupiter. Som i sin tur kan leda till att den fragmenterade isen av månen genererar mer värme än tanken, vilket skapar nya spännande möjligheter att söka efter livet i Europa.
Innan NASA Voyager och Pioneer-uppdrag avslutade sina uppdrag på 1970-talet, och sedan Galileo-uppdrag på 1990-talet, hade vi liten kunskap om Jupiters satellits dynamiska natur. "Forskare väntade sig se kalla, döda fläckar, men blev omedelbart bedövade av sina slående ytor", säger Christine McCarthy, Columbia University, som forskat på ices Europe som doktorand vid Brown University. - "Det var uppenbarligen någon slags tektonisk aktivitet - allt rörde sig och knäckte. Det fanns också platser på Europa som ser ut som smält eller grusig is. "
Det är nu känt att Europa har ett stort underjordiskt hav av vatten, skyddad av en fragmenterad isskorpa, som verkar flytta på samma sätt som kontinentala plattorna på jorden. Tidvattentryck i omloppet i Europa runt Jupiter skapar en intern dynamo som varnar upp månen från kärnan och håller havet i ett flytande tillstånd. Dessutom antas isplattans rörelse generera sin egen värme genom friktionsprocesser vid gränserna. Förutom värmen som genereras av upprepade böjningar av trådbälgarna, släpper värmen genom de europeiska korskens upprepade tidvattensböjningar inom dessa gränser. Men de småskaliga processerna bakom denna tidvattenavledning är dåligt förstådda och kan ha varit extremt underskattade.
"Folk använder enkla mekaniska modeller för att beskriva is," sa McCarthy. "De studerade inte de typer av värmeflöde som skulle skapa denna tektonik. Således genomförde vi flera experiment för att försöka förstå denna process bättre. "
För att imitera vad som kan hända i Europas bark, ledde McCarthy ett projekt för att simulera tidvattentrycket, vilket kommer att känna av isen i Europa i laboratoriet. Genom att ladda isprover till en kompressionsanordning vid Brown University, kommer det att vara möjligt att mäta graden av deformation och värme.
Hittills har inga förslag gjorts att det mesta av värmen kommer från friktion mellan enskilda isgranuler. Detta tyder på att friktionsuppvärmning är direkt relaterad till granulans storlek. Men under förändring av isgranulernas storlek i proverna märkte McCarthy ingen skillnad i värmeflödet. Istället insåg hon att det mesta av värmen kommer från mikroskopiska defekter i isens kristallstruktur, eftersom isen deformerades. Ju större deformation desto mer värme genereras.
"Cristina fann att i jämförelse med de modeller som används av samhället är isen mer dissipativ än folk trodde", säger kollega Reed Cooper of Brown University. "Skönheten i detta är att så snart vi får fysisk ordning blir det förvånansvärt extrapolerat. "Dessa fysiska egenskaper är första ordningen för att förstå tjockleken på skalet i Europa. I sin tur är tjockleken på skalet i förhållande till månens volymkemiska betydelse viktigt för att förstå kemi i detta hav. Och om du letar efter livet är kemi av havet en viktig punkt. "
Kort sagt, med vetskap om att den mikroskopiska strukturen av is alstrar värme, och att värme som genereras av mer än vad som kan erhållas genom friktionsuppvärmning hjälpa forskare ta reda på mer om fysiken i den europeiska is skorpa och öppna därför ett nytt fönster i kemi ocean flytande vatten, belägen nedanför.
Eftersom NASA planerar att utforska en av de mest fascinerande världarna i solsystemet genom det framtida Europa Clipper-uppdraget, kommer denna grundläggande forskning att bidra till att bättre förstå den bebodda potentialen i det mystiska havet i Europa.
