Dokładne fotografie i pomiary kraterów uderzeniowych na powierzchniach wielkich satelitów Jowisza wskazują, że skorupa pokrywająca powierzchnię jednego z nich, Europy, może mieć przynajmniej 19 kilometrów grubości.

Pomiary zostały wykonane przez dr Paula Schenk, geologa ze znajdującego się w Houston Lunar and Planetary Institute (Instytutu Badań Księżyca i Planet). Zostały one opublikowane w “Nature” z 23 maja. Wyniki opierają się na trójwymiarowej analizie wykonanych przez sondę Galileo zdjęć kraterów na księżycach galileuszowych.

Geologiczne i geofizyczne przesłanki z sondy Galileo wskazują, że pod lodową skorupą Europy znajduje się ciekła woda. W tej chwili toczą się dyskusje zmierzające do ustalenia grubości warstwy lodowej i ewentualnych płynących z tego wniosków co możliwości istnienia na Europie życia. Ocean mógłby stapiać liczącą kilka kilometrów warstwę lodu i wydostawać się na powierzchnię. Woda byłaby wtedy wystawiona na działanie promieniowania słonecznego. Ewentualne organizmy mogłyby przeprowadzać fotosyntezę. Jeśli warstwa lodu ma kilkadziesiąt kilometrów grubości, fotosynteza jest niemożliwa, gdyż woda nie jest w stanie stopić tak grubej warstwy, a światło słoneczne nie jest w stanie dotrzeć głębiej niż na kilka metrów w lód.

Dokonane przez dr Schenka oceny grubości pokrywy lodowej opierają się na porównaniu topografii i morfologii ponad 200 kraterów na Europie i dwóch innych satelitach – Ganimedesie i Kallisto. Zarówno Ganimedes jak i Kallisto mają pod lodowymi pokrywami wodę, jednak grubość lodu szacuje się w ich przypadku na sto do dwustu kilometrów. W związku z tym wygląd większości kraterów na ich powierzchni nie został zaburzony przez wpływ ciepłej wody z wnętrza księżyca.

Dr Schenk zauważył, że wygląd największych kraterów na Europie znacznie się różni od wyglądu kraterów o podobnych rozmiarach znajdujących się na Ganimedesie i Kallisto. Dotyczy to obiektów o średnicach większych niż 8 kilometrów. Różnica ta wywołana jest przez ogrzewanie wewnętrznej części skorupy lodowej przez ciepły wodny ocean.

Kratery o rozmiarach większych niż 30 kilometrów ukazują jeszcze większe różnice. Obiekty o rozmiarach mniejszych niż ta granica mają głębokości rzędu setek metrów, wyraźne wały wokół siebie i niewielkie górki centralne w swoich środkach (wyglądają jak “typowe” kratery). Kratery na Europie, które są większe niż 30 kilometrów nie mają wałów i górek centralnych. Zamiast tego, otoczone są przez układy koncentrycznych szczelin i krawędzi. Wskazuje to na zmiany własności skorupy Europy ze wzrostem głębokości. Najlogiczniejszych jest założenie, że stopniowo przechodzi ona ze stanu stałego do ciekłego. Koncentryczne pierścienie mogły powstać na skutek całkowitego zapadnięcia się dna krateru. Kiedy krater zapadał się, materiał leżący pod lodową skorupą poruszał się i wypełniał powstające zagłębienie. Pociągał on za sobą leżącą wyżej skorupę dzieląc ją i powodując powstanie obserwowanych koncentrycznych pierścieni.

Większe uderzenia zagłębiają się głębiej w skorupę. Stają się wtedy istotne własności materii leżącej na tych głębokościach. Można z tego wnioskować na temat grubości powierzchni lodowej. Dr Schenk oszacował początkowe rozmiary krateru i głębokość, na jakiej musiała znajdować się ciekła warstwa. Do zbudowania “modelu zapadania się krateru” zostały wykorzystanie obliczenia numeryczne. Dla krateru o średnicy 30 kilometrów istotne okazały się własności materiału znajdującego się na głębokości 19-25 kilometrów. Szacunki mogą być obarczone pewnym błędem (rzędu 10-20 procent), ale z badań płynie wniosek, że warstwa lodowa nie może mieć zaledwie kilku kilometrów grubości, co było proponowane przez innych badaczy.

Czy to znaczy, że na Europie nie ma życia? Dr Schenk odpowiada: “Nie! Ze względu na to, że wciąż niewiele wiemy na temat powstawania życia i warunków panujących wewnątrz Europy, istnienie życia jest wciąż możliwe. Jeśli organizmy wewnątrz księżyca są w stanie przetrwać bez dostarczania światła słonecznego to grubość pokrywy lodowej ma drugorzędne znaczenie. Życie radzi sobie na dnach ziemskich oceanów bez światła, wykorzystując energię chemiczną. Podobnie może być na Europie“.

Schenk zauważa również, że w odległej przeszłości grubość warstwy lodowej mogła być mniejsza lub skorupa mogła w ogóle nie istnieć. Umożliwiałoby to ewolucję organizmów. Gdy oceany zamarzały, stworzenia te mogły zaadaptować się do nowych warunków, znajdując nowe metody na przeżycie.

Dla zbudowanych przez człowieka urządzeń przewiercenie się przez warstwę lodową o grubości 19-25 kilometrów może okazać się niewykonalne. Musimy mieć więc inną strategię badania Europy i dotarcia do informacji o własnościach jej głębszych warstw. Jedną z propozycji jest badanie materiału z głębi księżyca, wyrzuconej w czasie uderzeń meteorów. Jednak nawet w przypadku największego z kraterów na Europie (Tyre) materiał który znalazł się na powierzchni pochodzi z głębokości około 3 kilometrów, a to zbyt mało by móc badać oceany. Być może poszukiwanie życia na Europie nie jest więc skazane na niepowodzenia.

O pochodzeniu ewentualnego życia wypowiadali się ostatnio między innymi Elisabetta Pierazzo z Instytutu Nauk Planetarnych i Christopher Chyba z Instytutu SETI. Wskazali oni na możliwość, że składniki potrzebne do powstania organizmów żywych mogły zostać przyniesione na powierzchnię jowiszowego księżyca przez spadające komety.

Autor

Michał Matraszek