فهرست مطالب
اروپا قمر مشتری یکی از محتمل‌ترین مکان‌ها در سامانه خورشیدی به شمار می‌رود که شرایط زیست‌پذیری و پیدایش حیات را داراست.
حیات روی زمین بسیار غنی است اما ما هنوز ردی از حیات را در جای دیگری پیدا نکرده‌ایم. اروپا یکی تز گزینه‌هاییست که چشم ستاره شناسان برای یافتن حیات به آن دوخته شده است. دانشمندان اذعان دارند که برای پیدایش حیات باید به جستجوی سه ترکیب کلیدی بگردیم: آب مایع، شیمی سیاره یا ماه و انرژی.
حیات برای شکوفایی به زمان نیاز دارد بنابراین باید جهان‌هایی را جستجو کنیم که زمان کافی برای تشکیل حیات را داشته‌اند. ماه یخی مشتری ممکن است این ترکیبات ضروری را دارا باشد و چون به اندازه زمین سن دارد این احتمال را بیشتر می‌کند. زیر صفحه یخی اروپا اقیانوسی آبی دوبرابر مقدار آبی که در سیاره ما زمین وجود دارد، پیدا می‌شود.
آب در اروپا
آب مایع در فهرست ترکیبات ضروری برای حیات(آن نوعی که ما می‌شناسیم) مهم‌ترین عامل به شمار می‌رود و اروپا هم مقدار زیادی آز آن را داراست.
دانشمندان فکر می‌کنند اروپا اقیانوسی نمکی زیر پوسته یخی‌اش دارد که در حدود دوبرابر بیشتر از آب موجود روی سیاره زمین هست. آب، مواد مغذی را برای مصرف ارگانیسم‌ها در خود حل می‌کند، مواد شیمیایی حیاتی را درون سلول‌های زنده انتقال می‌دهد، از متابولیسم پشتیبانی می‌کند و به سلول‌ها این امکان را می‌دهد تا از مواد دفعی رها شوند.
دانشمندان مطمئن هستند که در زیر اقیانوس عظیم اروپا سطحی سنگی وجود دارد. فعالیت‌های آب‌گرمایی(هیدروترمال) می‌تواند مواد شیمیایی که برتی پشتیبانی از ارگانیسم‌های زنده ضروری هستند را تأمین کند. بهترین مدرکی که اقیانوسی در اروپا وجود دارد توسط کاوشگر فضایی ناسا، گالیله جمع‌آوری شد که از سال ۱۹۹۵ تا ۲۰۰۳ به دور مشتری چرخید. درحالی که اروپا هیچ میدان مغناطیسی ندارد، وقتی‌که کاوشگر گالیله ۱۲ پرواز عبوری از نزدیک از اروپا انجام داد، مغناطیس‌سنجش میدانی مغناطیسی درون اروپا شناسایی کرد.
دانشمندان فکر می‌کنند محتمل‌ترین دلیل این الگوهای مغناطیسی، وجود اقیانوسی عظیم از آب شور هست. سطح یخی و روشن اروپا شبیه هیچ جایی روی سیاره زمین نیست. اروپا هموارترین شیء در سامانه خورشیدی محسوب می‌شود که دارای چندین کوه مرتفع و حوضه‌های عمیق است.
سطح اروپا نشانه‌هایی از وجود اقیانوس زیر پوسته یخی‌اش دارد. تصاویر سطح اروپا الگوهایی از شکاف‌ها و برآمدگی‌هایی را نشان می‌دهند که بیان کننده اقیانوسی سراسری است که منجر به جزرومدهای بزرگی می‌شود که سطح ماه را تغییر شکل می‌دهند.
بزرگترین ساختارهای برخوردی روی اروپا الگوهای متحدالمرکزی را نشان می‌دهند که نشان دهنده برخوردهای احتمالی هستند که ممکن است سطح یخی ماه مشتری را شکافته و به آب مایع زیرش رسیده باشد. این نشان دهنده وجود یک اقیانوس زیرسطحی در زیر پوسته یخی اروپا است. علاوه بر این، زمین شناسی سطح ابن ماه، نشانه‌هایی از افزایش آب گرم در نزدیکی لایه یخی و اقیانوس زیرین را نشان می‌دهد.
این مشاهدات به درک روبه‌رشد فرآیندهای سیاره‌ای منحصربه‌فرد و پویای اروپا کمک می‌کند و سوالات جالبی را در مورد امکان وجود محیط‌های قابل سکونت در زیرسطح بیرونی یخی آن ایجاد می‌کند.
مدل‌ها همچنین حاکی از آنند که پوسته یخی اروپا توسط گرانش قدرتمند مشتری کشیده می‌شود. وقتی مدار اروپا به سمت سیاره غول‌پیکرش حرکت می‌کند گرانش مشتری به آن فشار وارد می‌کند و اروپا را کشیده می‌کند، مثل اینست که توپی را فشار دهید در این حالت توپ کش می‌آید و حالت بیضی به خود می‌گیرد ولی وقتی رهایش می‌کنید به حالت اولش برمی‌گردد. به این کشیدگی و آزاد شدن ازدست گرانش قدرتمند مشتری انعطاف جزرومدی(Tidal flexing) می‌گویند که باعث ایجاد گرما درون اروپا می‌شود. در واقع انعطاف جزرومدی گرمای کافی درون اروپا ایجاد می‌کند تا اقیانوسی أبی زیر سطح پدید بیاید.
شیمی ماه مشتری، اروپا
به همراه آب، حیاتی که می‌شناسیم نیازمند عناصر شیمیایی به‌خصوصی هست – بلوک‌های سازنده حیات – که شامل کربن، نیتروژن، اکسیژن، فسفر و گوگرد می‌شوند. این عناصر در کیهان رایج هستند و 98% مواد سیاره زمین را با ترکیب‌شان برای تشکیل مولکول‌های ارگانیک ضروری برای حیات تشکیل می‌دهند.
دانشمندان معتقدند این عناصر در هنگام شکل‌گیری اروپا وجود داشته‌اند و بعدا سیارک‌ها و دنباله‌دارهایی که با این ماه برخورد کردند ممکن است مواد ارگانیک بیشتری را آورده باشند.
تمام انواع حیات روی زمین توسط مولکول‌های ارگانیک ساخته شده‌اند اما یافتن مولکول‌های ارگانیک به تنهایی به این معنی نیست که به حیات مرتبط هستند. مولکول‌ها می‌توانند به بی‌شمار روش به وجود بیایند بدون اینکه ارگانیسم‌های زنده دخیل باشند. هرچند یافتن این نوع مولکول‌ها روی اروپا به دانشمندان کمک خواهد کرد تا مشخص کنند آیا ترکیبات ضروری برای حیات روی ماه یخی وجود دارد یا نه.
یرخی از این عناصر شیمیایی اساسی ممکن است امروزه در پوسته یخی اروپا قرار داشته باشند(در ادامه به کشف کربن توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب خواهیم پرداخت). سایر عناصر شیمیایی ضروری ممکن هست از هسته اروپا و هوازدگی قسمت‌های سنگی ماه سرچشمه بگیرند. انعطاف جزرومدی یک سامانه گرمایی است که می‌تواند آب و مواد معدنی را میان هسته درونی سنگی، صفحه یخی و اقیانوس به گردش دربیاورد. این می‌تواند محیطی آبی و زیست‌پذیر برای شکوفایی حیات ایجاد کند.
انرژی در اروپا
عامل سوم برای حیات انرژی است. تمام اشکال حیات برای بقا به انرژی نیاز دارند. روی زمین، ببشتر این انرژی از خورشید تأمین می‌شود. برای مثال، گیاهان از طریق فتوسنتز رشد و شکوفا می‌شوند، فرایندی که نور خورشید را به انرژی تبدیل می‌کند.
وقتی گیاهان خورده می‌شوند انرژی به انسان‌ها، حیوانات و دیگر ارگانیسم‌ها منتقل می‌شود. اما نوع حیاتی که ممکن است در اروپا باشد انرژی شان توسط واکنش‌های شیمیایی تأمین می‌شود برای اینکه هر حیاتی که در زیر یخ وجود داشته باشد هیچ نوری به آن‌جا نمی‌رسد.
سطح اروپا توسط تابش‌های مشتری بمباران می‌شود. این برای حیات روی سطح خبر بدی هست و مسلما قادر به زیست نیستند اما تشعشع ممکن است برای حیات اقیانوس زیر سطح یخی یک محرک باشد. تشعشع مولکول‌های آب(H2O) را در اتمسفر بسیار نازک اروپا جدا می‌کند. هیدروژن از اتمسفر می‌گریزد اما اکسیژن باقی می‌ماند و احتمال دارد با دیگر عناصر پیوند تشکیل دهد که یعنی می‌تواند به‌طور بالقوه‌ای در واکنش‌های شیمیایی که انرژی آزاد می‌کنند مورد استفاده قرار گیرد. اگر اکسیزن به نحوی راهش را به اقیانوس پیدا کند می‌تواند با مواد شیمیایی دیگر واکنش بدهد تا انرژی شیمیایی برای حیات میکروبی را فراهم نماید.
اقیانوس اروپا به احتمال خیلی زیاد در تماس مستقیم با سنگ گرم کف دریا قرار دارد. همان‌طور که اشاره کردم چرخش این ماه دور مشتری با فعل و انفعالات گرانشی همراه است که منجر به ایجاد گرما می‌کند و هرچه این نوسانات بیشتر باشد و انعطاف جزرومدی شدیدتر باشد، گرمای بیشتری تولید می‌شود. برهمکنش با سنگ گرم می‌تواند هیدروژن و دیگر مواد شیمیایی را برای اقیانوس به ارمغان بیاورد.
جیمزوب و اروپا
تلسکوپ فضایی جیمزوب در سپتامبر ۲۰۲۳ کشفی پیشگامانه درباره ماه مشتری، اروپا انجام داد. دوربین فروسرخ جیمزوب، کربن دی‌اکسید را در ناحیه ویژه‌ای روی سطح ماه مشتری شناسایی کرد. تحلیل داده‌ها نشان می‌دهد تین کربن احتمالا از اقیانوس زیرسطح نشئت گرفته است و توسط شهاب‌سنگ‌ها یا دیگر اجرام خارجی نیامده است.
روی سیاره زمین، حیات تنوع شیمیایی را دوست دارد و هرچه متنوع‌تر بهتر است. ما حیاتی بر پایه کربن هستیم. درک شیمی اقیانوس اروپا به ما پر تشخیص متخاصم بودن برای زندگی یا زیست‌پذیری اروپا کمک خواهد کرد.
شواهد رصدی دال بر اینند که کربنی که روی سطح اروپا می‌بینیم از اقیانوس آمده است. این مسئله‌ی کم‌اهمیتی نیست، کربن ازنظر زیست‌شناختی خیلی مهم و اساسی به شمار می‌رود.
تلسکوپ جیمزوب کشف کرده است که روی سطح اروپا، کربن دی‌اکسید در منطقه‌ای به نام Tara Ragio غنی و فراوان هست – ناحیه‌ای از نظر زمین‌شناختی، جوان که بخشی از منطقه‌ای به نام «منطقه آشوب» است که سطحش به‌طور معمول تغییر و دوباره شکل پیدا می‌کند.
رصدهای اخیر تلسکوپ فضایی هابل شواهدی بروجود نمک ناشی از اقیانوس را در Tara Regio نشان داده بود. الان شاهد این هستیم که کربن دی‌اکسید، آن‌جا در مقدار بالا وجود دارد. این براین دلالت می‌کند که احتمالا کرین از اقیانوسی زیر سطح ماه ناشی می‌شود.
طبق رصدهای تلسکوپ فضایی هابل، شواهدی مبنی بر بخارآب که از سطح اروپا فوران می‌کردند، مشاهده شد. هرچند آخرین داده‌های جیمزوب هیچ نشانی از فعالیت‌های آبفشانی آشکار نکردند. البته شناسایی نشدن آنها به این معنی نیست که چنین فعالیت‌هایی وجود ندارند بلکه بر این اشاره دارد که فوران‌های بخارآب ممکن است چند وقت یکبار و در زمان‌های مشخص رخ دهند. آشکارسازی اسرار اروپا به مأموریت‌های آینده‌ای که ناسا و آژانس فضایی اروپا درحال انجام هستند، بستگی دارد.
ماموریت‌های پیشتازانه به سوی اروپا
هرچند طبق دهه‌ها مطالعه اروپا توسط تلسکوپ‌های زمینی و فصایی و کاوشگر‌های گالیله و جونو اطلاعات زیادی درباره این ماه بدست آوردیم وای فرستادن کاوشگری مدرن و پیشرفته برای مطالعه اقیانوس اروپا، دانش بیشتری را درباره این مکان اسرارآمیز به ما می‌دهد.
آژانس فضایی اروپا در آوریل 2023 کاوشگری به نام جویس (JUICE) را برای مطالعه ماه‌های مشتری نه فقط اروپا به سمت غول گازی سامانه خورشیدی روانه کرد. جویس که مخفف ماه‌های یخی مشتری هست قرار است روی سه ماه یخی گانیمد، اروپا و کالیستو مطالعه انجام دهد و همچنین اتمسفر مشتری، مگنتوسفر غول گازی، آیو(ماه دیگر مشتری)، ماه‌های کوچکتر و حلقه‌های مشتری را هم مورد مطالعه قرار خواهد داد، البته جویس به گانیمد توجه ویژه‌ای خواهد داشت، این کاوشگر قرار است به دور گانیمد گردش کند به دلیل اینکه گانیمد جرمی منحصربه‌فرد و حیرت‌انگیز به شمار می‌رود و بزرگترین ماه سامانه خورشیدی به حساب می‌آید و تنها ماه با میدان مغناطیسی درونی هست و دارای اقیانوسی زیرسطحی مثل اروپا هست همچنین از تشعشات مشتری دورتر هست، اروپا چون به مشتری نزدیک هست تأثیر تشعشات مشتری خیلی بیشتر هست.
ناسا هم قرار است کاوشگر اروپا کلیپر ( Europa Clipper) را در اکتبر 2024 پرتاب کند. این کاوشگر برخلاف Juice (که چندین هدف مطالعاتی دارد) فقط روی اروپا متمرکز خواهد شد و این ماه را مطالعه خواهد کرد. کاوشگر اروپا کلیپر قرار است در مدار مشتری به گردش درآید و به‌طور متناوب به درون تشعشعات مشتری شیرجه خواهد زد و پرواز‌های عبوری یا Flyby از اروپا انجام خواهد داد. این استراتژی به اروپا کلیپر اجازه خواهد داد تا این ماه را به جای روزها یا ماه‌ها برای سال‌ها مورد مطالعه قرار دهد.
اروپا کلیپر درباره ضخامت پوسته یخی اروپا، برهمکنش بین پوسته و اقیانوس ، ترکیبات شیمیایی اقیانوس و… داده جمع‌آوری خواهد کرد تا اسرار این ماه را آشکار کنیم.
نویسنده: مهران عظیمی
آکادمی اخترزیست‌شناسی ایران
