Komputerowe symulacje gejzerów ciekłej wody tryskających z powierzchni Europy, jednego z księżyców Jowisza wskazują, że nadchodząca misja sondy kosmicznej JUICE może zaoferować nam odpowiedź na pytanie czy w podpowierzchniowym oceanie tego księżyca, może istnieć życie. Hans Huybrighs doszedł do tego wniosku w swojej rozprawie doktorskiej ukończonej w Instytucie Fizyki Układu Słonecznego Maxa Plancka w Niemczech we współpracy ze Swedish Institue of Space Physics w Kirunie.
Pod lodową powierzchnią Europy znajduje się głęboki ocean ciekłej wody. To właśnie tam potencjalnie mogło rozwinąć się życie osłonięte przed światłem słonecznym i ciekawskimi spojrzeniami obserwatorów z Ziemi. Zajrzenie pod lód, aby odnaleźć ślady tego hipotetycznego życia jest trudniejsze niż się to może wydawać, szczególnie kiedy uświadomimy sobie, że pokrywa lodowa może mieć dobre kilka kilometrów grubości. W 2022 roku Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wystrzeli w przestrzeń kosmiczną sondę JUpiter ICy moon Explorer (JUICE). JUICE dotrze do Jowisza i jego lodowych księżyców w 2030 roku, a na jego pokładzie znajdzie się m.in. Particle Environment Package (PEP) opracowany w Swedish Institute of Space Physics (IRF). Najnowsze badania wskazują, że PEP, instrument składający się z kilku detektorów cząstek, będzie w stanie „posmakować” gejzerów na różne sposoby i rzucić nieco światła na zawartość oceanu Europy.
Obserwacje Europy prowadzone w ostatnich latach za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a dowiodły, że z powierzchni Europy tryska woda.
„Gejzery Europy są jednym z najbardziej bezpośrednich sposobów badania oceanu podpowierzchniowego” mówi Hans Huybrighs. „Przelot przez jeden z tych gejzerów wody i pobranie próbek materii może być najłatwiejszym sposobem zbadania oceanu. JUICE będzie pierwszą misją w historii zdolną do takich badań”.
Po dotarciu do układu Jowisza w 2030 roku, sonda JUICE dwukrotnie przeleci w pobliżu Europy. Aby sprawdzić czy JUICE faktycznie będzie w stanie pobrać próbki z gejzerów, Hans Huybrighs wraz ze swoimi współpracownikami stworzył komputerowe symulacje erupcji gejzerów. Obliczając trajektorię milionów cząstek uwolnionych w trakcie erupcji, możliwe było określenie czy owe cząstki są w stanie dosięgnąć sondy i jeżeli będzie ich wystarczająco dużo, aby sonda mogła je wykryć. Symulacje wskazują, że choć większość cząstek opadnie po erupcji na powierzchnię Europy, do sondy JUICE dotrze ich wystarczająco dużo o ile gejzer będzie aktywny w momencie przelotu sondy w jego pobliżu. Co ciekawe, niektóre cząstki nie opadną na powierzchnię księżyca. Wskutek bombardowania cząstkami poruszającymi się w silnym polu magnetycznym Jowisza staną się one elektrycznie naładowane. Cząstki te nie będą już związane grawitacyjnie i oddalą się od Europy wzdłuż linii pola magnetycznego. Choć tylko niewielka część cząstek gejzeru zyska ładunek elektryczny, to wciąż będzie ich wystarczająco dużo, aby mógł wykryć je instrument PEP.
„Nasze symulacje wskazują, że JUICE będzie w stanie wykryć erupcje gejzerów na co najmniej dwa różne sposoby” mówi Hans Huybrighs. „Być może nawet będziemy w stanie wykryć nie tylko wodę, ale także inne substancje, które powiedzą nam więcej o zawartości podpowierzchniowego oceanu i panujących w nim warunkach”.
Hans Huybrighs obronił swoją rozprawę doktorską pt. „A search for signatures of Europa’s atmosphere and plumes in Galileo charged particle data” na Uniwersytecie Technicznym w Brunszwiku w Niemczech 5 grudnia 2018 r.
Źródło: Swedish Institute of Space Physics