במשך עשרות שנים, אירופה, אחד מירחיו הגדולים ביותר של צדק, נחשב לאחד המועמדים לכוכבים בחיפוש אחר... חיים מעבר לכדור הארץמתחת לפני השטח הקפואים שלו שוכן אוקיינוס תת-קרקעי עצום של מי מלח, אשר על הנייר נראה כבעל כמה מרכיבים בסיסיים למגורים.
עם זאת, מספר עבודות אחרונות, בהובלת מחקר שפורסם ב תקשורת טבעהם מציירים תמונה קרה הרבה יותר, בכל מובן. מודלים פנימיים מצביעים על כך שקרקעית הים של האוקיינוס הזה תהיה נוקשה מדי ומשעמם מבחינה גיאולוגית כדי לספק את האנרגיה והחומרים המזינים שאפילו המיקרובים העמידים ביותר זקוקים להם.
אוקיינוס עצום שאינו מבטיח חיים
מתחת לקרום הקפוא של אירופה שוכן אוקיינוס עולמי אשר, על פי ההערכות המקובלות ביותר, יכול להגיע עומק שבין 60 ל-150 קילומטריםכל זה מכוסה בשכבת קרח בערך עובי של 15 עד 25 קילומטרים, סדוק מאוד על פני השטח אך, ככל הנראה, נח על קרקעית רגועה באופן מפתיע.
למרות שקוטרו הוא בערך 3.100 ק"מ —קטן במקצת מזה של הירח שלנו—, חישובים מצביעים על כך שאוקיינוס מי המלח הזה יכול להכיל יותר מים מכל האוקיינוסים של כדור הארץ גם יחדנתון זה לבדו הזיז במשך שנים את הרעיון שאירופה היא אחד המקומות המבטיחים ביותר במערכת השמש למציאת חיים.
המחקר החדש, בראשות מדען פלנטרי פול ביירןחוקר מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס מערער על תפיסה אופטימית זו. לאחר ששחזר את פנים הירח באמצעות מודלים פיזיקליים והשווה את תכונותיו לאלו של הירח, הוא גילה שפנים הירח היה אכן המציאותי ביותר. כדור הארץ, הירח ואיוּ (ירח צדק נוסף, וולקני במיוחד), הצוות מסיק כי סלע היסוד של אירופה יהיה עמיד מאוד מבחינה מכנית, עד כדי מניעת היווצרות של מבנים טקטוניים גדולים.
לדברי המחברים, לא היה צפוי דבר על קרקעית האוקיינוס. רכסים ארוכים באמצע האוקיינוס, תעלות עמוקות, הרי געש תת-ימיים או פתחי אוורור הידרותרמיים פעיליםבפועל, היינו עומדים בפני עולם עם אוקיינוס עצום, אך יושבים על קרקע סלעית כמעט בלתי ניתנת לשינוי.
מדוע קרקעית האוקיינוס היא המפתח ליכולת מגורים
על פני כדור הארץ, רבות מההשערות לגבי מקור החיים מצביעות על סילונים הידרותרמיים של קרקעית היםשם, האינטראקציה בין סלע חם למי ים, המונעת על ידי טקטוניקת לוחות וגעשיות, מייצרת תרכובות כימיות כמו מתאן ואנרגיה בשפע הזמינה למיקרואורגניזמים.
צוותו של ביירן העביר את הידע הזה לאירופה כדי לחקור האם תהליכים דומים עשויים להתקיים על הירח הזה. מסקנתם היא ש... קרקעית הים האירופית תהיה נוקשה מדי כדי להישבר ולחדש את עצמם באופן מתמשך, דבר שימנע את שכפולן של סביבות דינמיות מהסוג שאנו מכירים בקרקעית האוקיינוסים של כדור הארץ.
במילותיו של בירן עצמו, אם נוכל לשלוח צוללת רובוטית לאוקיינוס אירופה, סביר להניח שלא נמצא סדקים אחרונים, הרי געש פעילים או עמודי מים חמים עולה מלמטה. מבחינה גיאולוגית, הכל יצביע על נוף הנשלט על ידי שלווה, ללא מקורות האנרגיה הכימית המזינים את המערכות האקולוגיות העמוקות בכדור הארץ.
השקפה זו עולה בקנה אחד עם מחקרים אחרים המצביעים על כך תגובות מים-סלע באירופה, מערכות אקולוגיות אלו יהיו מוגבלות למאות המטרים הראשונים של קרקעית הים, ללא חילופי טבע אינטנסיביים ומתמשכים בין פנים הים הסלעי לאוקיינוס. תרחיש כזה מפחית מאוד את הסבירות להיווצרות ולתחזוקה של מערכות אקולוגיות מורכבות.
למרות זאת, המחקר אינו שולל לחלוטין את האפשרות שהם קיימים. מיקרואורגניזמים פשוטים מאוד בנישות ספציפיות, אך כמות האנרגיה הזמינה, על פי המודלים, תהיה מוגבלת מאוד כדי לקיים קהילות גדולות.
ההשפעה (והגבולות) של כוח המשיכה של צדק
אחד המנועים הפנימיים הגדולים של ירחי צדק הוא ה- התחממות גאות ושפל, אותו תהליך שאם נלקח עד הקצה, הופך ל Io על הגוף הפעיל ביותר מבחינה געשית במערכת השמש. כוח המשיכה העז של צדק מעוות ללא הרף את הירח הזה, מייצר חום פנימי ומזין את הגעשיות המרהיבה שלו.
במקרה של אירופה, המצב שונה. מסלולה הוא יציב יותר וקצת יותר רחוקכך שכוחות הגאות והשפל חלשים יותר. המודלים במחקר החדש מצביעים על כך שהתחממות זו הספיקה כדי כדי למנוע מהאוקיינוס לקפוא לחלוטיןאבל זה לא מספיק כדי לעוות את הסלע בעוצמה הדרושה כדי להפעיל טקטוניקה חזקה או געשיות ממושכת.
החוקרים מציינים גם כי ה- החום הפנימי המקורי של ליבת הסלע הוא היה מתפוגג במידה רבה לפני מיליארדי שנים. דלדול תרמי זה יסביר מדוע קרקעית האוקיינוס הנוכחית נראית כסביבה כה יציבה ולא דינמית יחסית.
השילוב הזה של גאות ושפל מתונים והליבה המקוררת משאירה את אירופה במעין אזור ביניים: היא שומרת על אוקיינוס נוזלי מתחת לקרח, אך חסרה לה המנגנון הגיאולוגי שנחשב, על פני כדור הארץ, לחיוני לקיום מערכות אקולוגיות עמוקות.
התמונה עומדת בניגוד לעולמות קפואים אחרים, כמו טיטאן (שבתאי), שם מודלים מסוימים ממשיכים להצביע על פנים כדור הארץ פעיל יותר עם כימיה שונה מאוד, מה שמוביל חלק בקהילה המדעית האירופית והאמריקאית ל... לפזר את מוקד החיפוש אחר חיים בקרב כמה מועמדים ולא רק באירופה.
שלוש דרישות לחיים... עם אחד לא ידוע גדול
באסטרוביולוגיה, מודגשים לעתים קרובות שלושה תנאים עיקריים לחיים כפי שאנו מכירים אותם: מים נוזליים, תרכובות אורגניות ומקור אנרגיהעל הנייר, אירופה ממלאת היטב את שתי הדרישות הראשונות, ולפחות באופן חלקי, את השלישית.
מצד אחד, כל המשימות והתצפיות מסכימות שהירח מכיל אוקיינוס עולמי של מים נוזלייםמצד שני, זוהו הדברים הבאים על פני השטח הקפואים שלו: מולקולות אורגניות אשר, סביר להניח, יהיו נוכחים גם באוקיינוס התת-קרקעי.
הבעיה היא אנרגיה. מסלולה של אירופה סביב צדק מייצר התחממות גאות ושפל בפנים, אך מודלים מצביעים על כך שתרומה זו תהיה חלשה על קרקעית הים. כלומר, תהיה מספיק אנרגיה כדי למנוע מהמים לקפוא לחלוטין, אך לא מספיק כדי לעורר טקטוניקה פעילה או געשיות מתמשכת בבסיס הסלעי.
ניואנס זה משנה באופן קיצוני את הפרשנות של יכולת מגורים. קיומם של מים וחומר אורגני הוא הכרחי, אך ללא מנוע גיאולוגי שמערבב חומרים, מחדש את הקרום ומאפשר תגובות כימיות מתמשכות, ה... הסתברות להיווצרות ולקיים חיים זה מצטמצם למינימום.
מחברי המאמר מתעקשים כי תוצאותיהם מתייחסות ל- מצב בפועל מאירופה. הם לא שוללים שבעבר, פנים הירח היה יכול להיות פעיל הרבה יותר, עם קרקעית ים חמה יותר ופתחי הידרותרמיות המסוגלים לקיים מערכות אקולוגיות לזמן מוגבל.
האם אירופה הייתה יכולה להיות ראויה יותר למגורים בעבר?
אחת הנקודות המסקרנות ביותר במחקר היא הרעיון שאירופה אולי הייתה, לפני מיליארדי שנים, עולם הרבה יותר פעיל ופוטנציאלי ראוי למגוריםבשלב מוקדם זה, חום שיורי מהליבה ואולי גאות ושפל עזים יותר יכלו להזין קרקעית ים עם פתחי אוורור הידרותרמיים וזרימת נוזלים נמרצת.
בתרחיש כזה, לא ניתן לשלול את האפשרות שהם יופיעו מערכות אקולוגיות המבוססות על כימיה של מים וסלעיםדומים לאלה שנצפו ברכסי אמצע האוקיינוס של כדור הארץ. עם זאת, עם הזמן, אובדן החום הפנימי ההדרגתי היה מכבה פעילות זו, ומשאיר את קרקעית הים בדממה כפי שמציעים המודלים הנוכחיים.
אם משהו כזה היה קורה, כל ביוספרה אירופית פוטנציאלית הייתה עוברת פרק זמן מוגבל להתפתח ולהסתגל לירידה באנרגיה הזמינה. קביעת האם מרווח זה היה מספיק להופעת חיים, והאם חיים אלה יוכלו לשרוד בעולם קר יותר ויותר, היא אחת השאלות הלא נודעות הגדולות שמשימות עתידיות ינסו לענות עליהן.
פרספקטיבה זמנית זו משפיעה גם על האופן שבו חיפוש סמנים ביולוגיים על פני השטח הקפואים. חלק מהמבנים שנצפו, כגון שטח כאוטי או אזורים שבהם נראה שהקרח נסדק ואורגן מחדש, יכולים להכיל רמזים על חילופי דברים אפשריים בעבר בין האוקיינוס לשכבה העליונה.
ויכוח זה נמצא במעקב צמוד באירופה ובמרכזי מחקר אחרים ביבשת, שכן הוא משפיע על תכנון עתידי. משימות אירופאיות ושיתופי פעולה עם נאס"א בעת קביעת סדרי עדיפויות למטרות מדעיות ובחירת כלים.
אירופה קליפר, JUICE ותפקידה של אירופה בחקר החלל
למרות שהמחקר החדש מוריד את הציפיות למציאת חיים על אירופה, העניין המדעי בירח זה לא דעך, רחוק מכך. להיפך, משימות כמו... אירופה קליפר (נאס"א) ו מיץ (סוכנות החלל האירופית) מחזיקה בעולם הקפוא הזה ביניהם יעדי עדיפות.
אירופה קליפר, שוגרה על ידי נאס"א ומתוכננת לטוס ליד הירח החל מ- 2031זה יבצע עשרות מעברים קרובים כדי להשיג תמונות ברזולוציה גבוהה המשימה שואפת למדוד את עובי קרום הקרח ולאפיין את תת-הקרקע של האוקיינוס בפירוט. המכשור שלה יכלול מכ"ם חודר קרח, מגנטומטרים וספקטרומטרים המסוגלים לנתח את ההרכב הכימי של פני השטח וכל פלומות מים.
מצידה, המשימה מיץ גשושית יופיטר ICy Moons Explorer של סוכנות החלל האירופית כבר בדרכה למערכת צדק וצפויה להגיע בתחילת העשור הבא. למרות שהמטרה העיקרית שלה תהיה הירח גנימד, הגשושית תחקור גם... אירופה וקליסטומספק סקירה חשובה מאוד של ירחי הקרח של צדק.
מנקודת מבט אירופאית, משימות אלו מייצגות הזדמנות אסטרטגית לביסוס תפקידה של תעשיית החלל של היבשת ומרכזי המחקר שלה החוקרים את מערכת השמש החיצונית. ספרד, באמצעות השתתפותה ב-ESA ובחברות ההיי-טק שלה, היא גם חלק ממחויבות זו להבנה טובה יותר של עולמות הקרח.
הנתונים המסופקים על ידי Europa Clipper ו-JUICE יהיו חיוניים לאימות המידה שבה המודלים הנוכחיים מתארים במדויק קרקעית האוקיינוס האינרטית או אם, להיפך, עדיין יש הפתעות שניתן לגלות מתחת לקרח.
התמונה שעולה היא של ירח עם הרבה מים אבל מעט אנרגיה פנימיתהיכן שהאוקיינוס העצום החבוי מתחת לקרח יהיה ככל הנראה סביבה קרה ולא פעילה מבחינה כימית. אירופה נותרה מעבדה טבעית מועדפת לחקר אופן פעולתם של עולמות קפואים ומה הם באמת צריכים כדי להיות ראויים למגורים, אם כי כל פיסת מידע חדשה מצביעה על כך, לפחות לעת עתה, לירח של צדק אין חיים או, אם אכן היה לה אחד כזה, שלב זה נמצא מאחוריה מזמן בהיסטוריה שלה.
