بر اساس محاسبات علمی، تابشهای شدید مشتری باید نظم مولکولی یخهای سطح قمر اروپا را در کمتر از پانزده روز از بین ببرند؛ با این حال، تلسکوپ فضایی جیمز وب توانسته است لکههایی از یخ بلورین دستنخورده را در بخشهایی از این قمر کشف کند. این پدیده نشان میدهد که ساختار یخ در برخی نقاط با سرعتی بیشتر از میزان تخریب ناشی از تشعشعات بازسازی میشود و همین امر دانشمندان را به بررسی فعالیتهای احتمالی در زیر پوسته یخی این قمر ترغیب کرده است.
ذرات باردار موجود در مگنتوسفر مشتری به طور مداوم به سطح اروپا برخورد میکنند و در بیرونیترین لایه یخ، مولکولهای آب را از شبکه منظمی که دارند خارج میسازند. این فرایند ساختاری نامنظم و شیشهای به نام یخ آمورف ایجاد میکند. پژوهشهای پیشین تخمین زده بودند که این فرایند باید امضای بلورین یخ را در عرض حدود ۱۵ روز در عرضهای جغرافیایی پایین نیمکره پیشروی اروپا پاک کند.
با این وجود، طیفسنج فروسرخ نزدیک جیمز وب موفق به شناسایی یخ آب بلورین در مناطق «تارا رگیو» و «پویس رگیو» شد که دو منطقه جنوبی با عوارض شکستهشده و بازآراییشده هستند. این ناسازگاری حاکی از آن است که فرآیندی ناشناخته باید ساختار بلورین را سریعتر از میزان تخریب تشعشعات مشتری حفظ یا بازسازی کند.
کشف امضای بلورین در طول موجهای خاص
این کشف از طریق تحلیل طیفها و نه تصاویر معمولی به دست آمده است. ابزار «مجموعه ابزار علمی» جیمز وب در اواخر نوامبر ۲۰۲۲ نیمکره پیشروی اروپا را رصد کرد و توانست ویژگیهای مختلف یخ آب را در سراسر دیسک قمر نقشهبرداری کند. کلید اصلی این پژوهش، یک ویژگی بازتابی باریک در نزدیکی طول موج ۳.۱ میکرومتر بود که به عنوان قله فرسنل شناخته میشود. طیفهای آزمایشگاهی نشان میدهند که این قله به طور مشخص نشاندهنده یخ آب بلورین است. پژوهشگران در مطالعهی منتشر شده در مجله تخصصی سیارهشناسی مشاهده کردند که این قله باریک عمدتاً در مناطق تارا و پویس متمرکز شده است.
لایههای عمودی و بازسازی سریع
بررسیها نشان داد که ویژگیهای طیفی در اعماق مختلف سطح تفاوت دارند. باندی در نزدیکی ۱.۶۵ میکرومتر که آن نیز با یخ بلورین مرتبط است، در عرضهای جغرافیایی شمالی قویتر ظاهر شد. دانشمندان این پدیده را به وجود یک لایه سنگپوش عمودی نسبت میدهند؛ به این معنا که در بیشتر مناطق رصد شده، یخ بلورین در زیر یک لایه نازک و آمورف باقی مانده است، در حالی که در تارا و پویس ساختار بلورین تا خود سطح نیز امتداد دارد.
پژوهشگران خاطرنشان میکنند که این بازسازی سریع احتمالاً ناشی از بلورسازی مجدد حرارتی در یک لایه نازک از برفک متخلخل است. گرمای حاصل از نور خورشید و تخلخل مواد میتوانند تحرک کافی را برای مولکولها فراهم کنند تا ساختار بلورین خود را بازیابند. مدلسازیهای انجامشده در مدلسازی ایکاروس که تابش، دما و بلورشدن را با یکدیگر ترکیب میکند نیز الگوهای مشاهدهشده توسط جیمز وب را تأیید کرده و نشان دادهاند که میزان بلورین بودن سطح میتواند با شرایط حرارتی محلی تغییر کند.
ارتباط با درون قمر و چشمانداز آینده
مناطق تارا و پویس افزون بر ویژگیهای یخی، حاوی ترکیبات شیمیایی دیگری مانند دیاکسید کربن هستند که بر اساس پژوهشهای پیشین که دیاکسید کربن متمرکز شده در همان عوارض آشوبناک را نقشهبرداری کردند، احتمالاً منشأ درونی دارند. این شواهد نشان میدهد که مواد غنی از املاح ممکن است از درون قمر به سطح راه یافته باشند.
با این حال، کارشناسان تأکید میکنند که مقیاس این مشاهدات بسیار کوچک است و نمیتواند به تنهایی ارتباط مستقیم میان اقیانوس جهانی زیرسطحی و لایه سطحی را اثبات کند. مأموریت آینده «بررسی کلی اروپا» و ابزارهای پیشرفته آن مانند طیفسنج تصویربرداری «MISE» قادر خواهند بود مقیاسهای بسیار کوچکتر را بررسی کنند. یک پژوهش برجسته منتشر شده در نیچر آسترونومی نیز نتایج وب را به عنوان رقابت میان آسیب شبکه بلورین و ترمیم آن توصیف کرده است که در نهایت میتواند رازهای پنهان در ساختار زمینشناسی اروپا را آشکار سازد.
نتیجهگیری
کشف یخهای بلورین در مناطقی که باید به سرعت توسط تشعشعات تخریب میشدند، نشاندهنده پویایی پیچیده سطح اروپا است. چه این بازسازی ناشی از برهمکنش نور خورشید با برفکهای متخلخل باشد و چه ناشی از مواد راندهشده از درون قمر، این پدیده ابعاد تازهای را برای درک فعالیتهای زمینشناسی و محیط فضایی این قمر اسرارآمیز در اختیار دانشمندان قرار میدهد.
