Ispod zaleđene površine Jupiterova mjeseca Europe nalazi se golem ocean, no njegova voda vjerojatno ne može proći kroz ledeni oklop i stići do plitkih slojeva. Nove simulacije pokazuju da se pukotine prebrzo smrzavaju i začepljuju kristalima leda. Ako buduće misije pronađu vodu blizu površine, ona zato ne mora potjecati iz dubokog oceana u kojem se traže uvjeti pogodni za život.
Pukotine u ledu smatrale su se mogućim prolazom do oceana
Europa je među najzanimljivijim mjestima u Sunčevu sustavu jer se ispod njezine zaleđene površine gotovo sigurno nalazi golem ocean slane vode. Prema NASA-inim procjenama, mogao bi sadržavati više nego dvostruko više vode od svih Zemljinih oceana zajedno. Upravo zato ovaj Jupiterov mjesec ima važno mjesto u potrazi za okolišima u kojima bi život mogao opstati.
Ocean je, međutim, skriven ispod ledenog oklopa koji je vjerojatno debeo više desetaka kilometara. Današnje letjelice ne mogu doći do njega, pa se znanstvenici nadaju da bi dio oceanske vode mogao biti mnogo bliže površini.
Na Europi su snimljeni dugi dvostruki grebeni, udubljenja, uzvišenja i kaotični tereni na kojima se površinski led raspao u velike blokove. Jedno od mogućih objašnjenja jest da se ispod tih područja nalaze plitki džepovi tekuće vode. Ako je voda u njih stigla iz oceana, buduće misije mogle bi proučavati njegov sastav bez probijanja cijelog ledenog oklopa.
Upravo je ta mogućnost sada dovedena u pitanje. Simulacije koje su proveli Lujendra Ojha sa Sveučilišta Rutgers i njegovi kolege pokazuju da se voda tijekom prolaska kroz pukotine toliko brzo hladi da se prolaz počinje zatvarati ledom prije nego što znatna količina vode stigne do viših slojeva. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Astronomy.
Istraživanje ne isključuje postojanje plitkih džepova vode. Pokazuje da oni vjerojatno nisu izravno povezani s dubokim oceanom. Voda bi mogla nastati lokalnim otapanjem dijela ledenog oklopa, što znači da njezin sastav ne mora otkrivati što se nalazi u oceanu daleko ispod nje
Pukotine se zatvaraju prije nego što voda stigne dovoljno visoko
Zamisao o vodi koja se kroz Europin ledeni oklop probija prema površini dijelom potječe iz procesa poznatih na Zemlji. Magma se pod pritiskom uspinje kroz pukotine u kori i ponekad izbija na površinu. Na zaleđenim svjetovima sličnu ulogu može imati voda, no usporedba s vulkanizmom ima ozbiljna ograničenja.
Dok se magma uspinje kroz stijene, voda na Europi prolazi kroz led koji je sve hladniji što je bliže površini. Zbog toga tijekom uspona brzo gubi toplinu i počinje se smrzavati.
Istraživači su najprije razmotrili uvjete koji su vodi pružali najbolje izglede da stigne do viših dijelova ledenog oklopa. U tim su izračunima zanemarili dio toplinskih gubitaka i tako namjerno precijenili količinu vode koja bi mogla proći kroz pukotinu. Čak ni tada do viših slojeva nije stiglo dovoljno vode za nastanak nekih površinskih obilježja koja su se pripisivala plitkim spremnicima.
Kada su u simulacije uključili realističnije strujanje, mogućnost prolaska postala je još manja. Voda bi se kroz šire pukotine kretala turbulentno, uz snažno vrtloženje koje bi je stalno dovodilo u dodir s okolnim ledom. Tako bi se hladila mnogo brže nego pri mirnom i ravnomjernom protoku.
Voda se može ohladiti ispod temperature smrzavanja, a ipak nakratko ostati tekuća. U takvoj pothlađenoj vodi počinju nastajati sitni kristali leda. Oni se hvataju za led uz rubove pukotine, usporavaju protok i postupno zatvaraju prolaz.
Koliko bi se brzo pukotina zatvorila ovisi o njezinoj širini, temperaturi leda i brzini vode. U jednom od simuliranih slučajeva pukotina široka deset centimetara potpuno se zaledila za približno 1,8 sati. U drugom se voda kretala brzinom od pet metara u sekundi, ali se pukotina nakon otprilike 5,4 sata suzila s deset na samo jedan centimetar. Kroz tako uzak otvor prolazila bi gotovo zanemariva količina vode.
Te brojke ne vrijede za svaku pukotinu koja bi mogla postojati na Europi. Dobivene su za točno određene temperature, širine pukotina i brzine protoka. Ipak, svi ispitani slučajevi upućuju na isti problem: voda gubi toplinu i počinje se smrzavati mnogo prije nego što kroz ledeni oklop može prenijeti veću količinu materijala prema površini
Plitka voda ne mora otkrivati sastav dubokog oceana
Rezultati ne znače da unutar Europina ledenog oklopa nema tekuće vode. Pokazuju da ona vjerojatno nije stigla izravno iz dubokog oceana kroz duge pukotine.
Plitki spremnici mogli bi nastati na samome mjestu na kojem ih buduće misije otkriju. Lokalni izvor topline mogao bi otopiti dio ledenog oklopa i stvoriti džep tekuće vode bez izravne veze s oceanom. Takva bi voda sadržavala kemijske tragove lokalnog leda i procesa unutar oklopa, a ne nužno materijal iz dubine.
To je važna razlika za NASA-inu misiju Europa Clipper, koja je već na putu prema Jupiteru. Letjelica bi ondje trebala stići u travnju 2030. i obaviti 49 bliskih prolazaka pokraj Europe. Njezini instrumenti proučavat će sastav površine, debljinu i građu ledenog oklopa te moguća područja u kojima se nalazi tekuća voda.
Europa Clipper neće izravno tražiti život. Cilj misije jest utvrditi postoje li na Europi okoliši s uvjetima u kojima bi život mogao opstati. Radar REASON pokušat će otkriti strukture skrivene u ledu, uključujući moguće plitke spremnike.
Pronađe li ih, sam nalaz tekuće vode neće biti dokaz da je letjelica posredno dosegnula ocean. Najprije će trebati utvrditi je li voda stigla iz dubine ili je nastala otapanjem ledenog oklopa. Novi modeli upozoravaju da bi ta dva izvora bilo lako zamijeniti, a samo jedan od njih pružio bi izravan uvid u Europin skriveni ocean.
