در نگاه نخست، اروپا چیزی جز یک دنیای یخی و منجمد به نظر نمیرسد؛ سطح آن همچون کوه یخی عظیمی در فضاست. اما زیر این پوسته ضخیم و سرد، اقیانوسی عمیق و شور پنهان شده است و در مرکز آن نیز هستهای از جنس نیکل و آهن قرار دارد. این قمر تحت تأثیر کششهای گرانشی شدید مشتری و دیگر قمرها، دچار «کشش کشندی» میشود؛ فرآیندی که گرما تولید میکند و باعث میشود اقیانوس زیرسطحی تحت فشار قرار گیرد. این فشار میتواند آب و نمکها را از اعماق به سطح برساند. اکنون شواهد نشان میدهد که ترکیبات حاوی آمونیاک نیز در سطح اروپا وجود دارند. مجموعه این عوامل، تصویری بسیار جذاب از زمینشناسی اروپا و توان بالقوه آن برای میزبانی حیات ارائه میدهد.
دادههای فضاپیمای گالیله که از سال ۱۹۹۵ تا ۲۰۰۳ در سامانه مشتری گردش میکرد، سرنخهایی از وجود ترکیبات آمونیاکی در خود داشت، اما شناسایی قطعی آنها تا امروز به طول انجامید. «ال امران»، دانشمند ناسا در آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL)، بار دیگر اندازهگیریهای انجامشده توسط طیفسنج نقشهبردار فروسرخ نزدیک (Near-Infrared Mapping Spectrometer) را بررسی کرد. او نشانههای ضعیف جذب آمونیاک را در طول موج ۲٫۲ میکرون، در نزدیکی شکافهای سطح اروپا، شناسایی کرد. این شکافها مسیرهای اصلی صعود آب مایع از اعماق هستند؛ فرآیندی فورانی که به آن آتشفشان یخی یا «کریوولکانیسم» گفته میشود.
به احتمال زیاد، این آب هنگام بالا آمدن، آمونیاک را نیز با خود حمل کرده و آن را بر سطح رسوب داده است. از آنجا که آمونیاک در شرایط فضایی دوام چندانی ندارد، وجود آن نشان میدهد که این ماده در مقیاس زمانی زمینشناسی نسبتاً اخیراً از اعماق به سطح منتقل شده است. این موضوع همچنین بیانگر آن است که حضور آمونیاک ترکیب شیمیایی اقیانوس زیرسطحی را تغییر داده است. وجود نیتروژن (از طریق آمونیاک) پیامدهای مهمی برای اخترزیستشناسی دارد.
ناسا / JPL-کلتک
آمونیاک، آتشفشانهای یخی و حیات
فرمول شیمیایی آمونیاک NH3 است؛ ترکیبی از نیتروژن و هیدروژن. نیتروژن یکی از عناصر کلیدی برای حیات است و در ساخت اسیدهای آمینه، DNA، کلروفیل و پروتئینها نقش اساسی دارد. روی زمین، برخی باکتریها گاز نیتروژن موجود در جو (N2) را به آمونیاک تبدیل میکنند؛ مادهای که بسیاری از موجودات زنده برای رشد به آن نیاز دارند. البته حضور آمونیاک و نیتروژن بهتنهایی به معنای وجود حیات در اروپا نیست، اما نشان میدهد که شرایط میتواند قابل زیست باشد. افزون بر آن، این کشف سرنخهایی از فعالیتهای زمینشناسی فعال در این قمر ارائه میدهد.
اروپا تنها جایی در منظومه شمسی نیست که ترکیبات حاوی NH3 در آن یافت شده است. آمونیاک یکی از اجزای مهم بسیاری از اجرام یخی، از جمله پلوتو، شارون، نیکس، هیدرا و همچنین قمرهای اورانوس یعنی آریل، میراندا، آمبریل، اوبرون و تیتانیا است. فوارههایی که از اقیانوس زیرسطحی قمر انسلادوس زحل به فضا پرتاب میشوند نیز ردهایی از آمونیاک دارند. بنابراین آمونیاک مادهای نادر نیست، اما شناسایی آن دشوار است، زیرا سیگنال آن اغلب در میان نشانههای سایر مواد پنهان میشود. کشف آن در اروپا نشان میدهد که آمونیاک در سراسر منظومه شمسی حضوری گسترده دارد.
از نظر زمینشناسی، آمونیاک میتواند ویژگیهای یک اقیانوس آبی را تغییر دهد. یکی از مهمترین اثرات آن کاهش قابلتوجه نقطه انجماد آب است. به این ترتیب، آب میتواند در دماهای پایینتر نیز به صورت مایع باقی بماند. هنگامی که یخ آب در سطح اروپا شکل میگیرد، غلظت آمونیاک در مایع باقیمانده افزایش مییابد، که این امر نیز بر رفتار شیمیایی محیط اثر میگذارد.
اروپا؛ دنیایی پویا و فعال
رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نشان میدهد که سطح اروپا در زمانهای بسیار اخیر زمینشناسی، توسط آتشفشانهای یخی در حال تغییر بوده است. آبی که به سطح میرسد و یخ میزند، طی چند هفته تحت تأثیر ذرات پرانرژی فضایی قرار گرفته و از بین میرود، در حالی که رسوبات آمونیاک و سایر ترکیبات برجای میمانند. در بازبینی دادههای گالیله، امران ویژگی جذبی ۲٫۲ میکرونی را شناسایی کرد که نشاندهنده حضور «هیدرات آمونیاک» (آمونیاک حلشده در آب) و «کلرید آمونیوم» (بلور نمکی محلول در آب) است. وجود این ترکیبات، همراه با مواد دیگر، شواهدی از فعالیت زمینشناسی گسترده در اروپا ارائه میدهد؛ فعالیتی که در مقیاس کمتر از یک میلیون سال رخ داده است.
کشف ترکیبات آمونیاکی در اروپا اهمیت مأموریت Europa Clipper ناسا را دوچندان میکند. این مأموریت در ۱۴ اکتبر ۲۰۲۴ پرتاب شد و قرار است در سال ۲۰۳۰ به سامانه مشتری برسد. یکی از اهداف اصلی آن بررسی این موضوع است که آیا زیر سطح یخی اروپا شرایط قابل زیستی وجود دارد یا خیر. وجود یک اقیانوس مایع و رسوبات امیدوارکننده از ترکیبات آلی، ابزارهای این فضاپیما را قادر میسازد تا از نزدیک به دنبال بلوکهای سازنده حیات بگردند.
علاوه بر تحلیل شیمیایی اقیانوس عمیق، Europa Clipper ضخامت پوسته یخی را اندازهگیری خواهد کرد، تعامل میان اقیانوس و پوسته را بررسی میکند و اطلاعات دقیقتری درباره ساختار زمینشناسی این قمر به دست خواهد آورد. دانشمندان بهویژه علاقهمندند بفهمند ویژگیهای سطحی چگونه شکل گرفتهاند و چه فرآیندهایی آنها را پدید آوردهاند.
در حالی که این فضاپیما در مسیر خود به سوی مشتری حرکت میکند، بازبینیهای بیشتر دادههای گالیله و سایر مأموریتها میتواند به دانشمندان کمک کند اهداف علمی Europa Clipper را دقیقتر تنظیم کنند. هرچه شناخت ما از ترکیب شیمیایی و فعالیتهای درونی اروپا بیشتر شود، امید ما برای پاسخ به یکی از بنیادیترین پرسشهای بشر نیز افزایش مییابد: آیا در جایی دیگر از منظومه شمسی، شرایط لازم برای حیات فراهم شده است؟
اروپا با اقیانوس پنهان، شکافهای فعال و اکنون نشانههایی از آمونیاک، بیش از هر زمان دیگری به عنوان یکی از امیدوارکنندهترین مکانها برای جستوجوی حیات فراتر از زمین مطرح شده است. شاید پاسخ بخشی از رازهای بزرگ کیهان، در زیر همان پوسته یخی درخشان نهفته باشد.