Nowe odkrycie może wyjaśnić czerwone smugi na księżycu Jowisza – Europie – które nie pasowały do żadnej znanej substancji na Ziemi.
Naukowcy odkryli dwa nowe rodzaje stałych kryształów, które powstają podczas zmieszania soli kuchennej i wody w niskich temperaturach oraz przy niskim ciśnieniu. Pozornie zwyczajne odkrycie może mieć skutki nie z tego świata, ponieważ te nowe sole można znaleźć w głębokich pęknięciach i szczelinach na powierzchni księżyców wokół planet Układu Słonecznego.
Może to być wyjaśnieniem dziwnych czerwonych smug, które przecinają powierzchnię Europy, jednego z księżyców Jowisza. Te przypominające zadrapania linie mają sygnaturę chemiczną, która nie pasuje do niczego, co można było znaleźć na Ziemi, ale naukowcy uważają, że może to być nowo odkryta zamrożona mieszanka soli i wody. Substancja ta, będąca mieszanką dwóch najpowszechniejszych cząsteczek na Ziemi, została stworzona przez zespół naukowców kierowany przez University of Washington, którzy wierzą, że sole te mogą powstawać naturalnie na dnie głębokich oceanów na księżycach takich jak Europa.
Pęknięcia na Europie
„W dzisiejszych czasach rzadko zdarzają się fundamentalne odkrycia w nauce” – powiedział główny autor i pełniący obowiązki adiunkta nauk o Ziemi i kosmosie na Uniwersytecie Waszyngtońskim, Baptiste Journaux, w oświadczeniu. „Sól i woda są bardzo dobrze znane w warunkach ziemskich. Ale poza tym nie wiemy nic. A teraz mamy te planetarne obiekty, na których których prawdopodobnie są związki, które są nam bardzo znane, ale w bardzo egzotycznych warunkach” mówi.
Kiedy woda i sole łączą się w niskich temperaturach, tworzą sztywną sieć zwaną „hydratem”, która jest utrzymywana razem przez wiązania wodorowe. Chlorek sodu, czyli sól kuchenna, prosta struktura z jedną cząsteczką soli na dwie cząsteczki wody, była wcześniej jedynym znanym hydratem. Te dwa nowo odkryte związki też są hydratami, ale bardzo różnią się od chlorku sodu. Jeden ze związków ma dwie cząsteczki chlorku sodu na każde 17 cząsteczek wody, a drugi ma jedną cząsteczkę chlorku sodu na każde 13 cząsteczek wody. Jeśli te wysokowodne hydraty zostaną znalezione na Europie, może to wyjaśniać, dlaczego powierzchnia tego księżyca Jowisza okazała się mieć większą zawartość wody, niż oczekiwano. „Ma strukturę, na którą czekali planetolodzy”, powiedział Journaux.
Zespół odkrył nowe hydraty poprzez ściskanie małej próbki słonej wody między maleńkimi diamentami, nie większymi niż ziarnko piasku. Oznaczało to, że ciecz doświadczała ciśnienia aż 25 000 razy większego niż zwykłe ciśnienie atmosferyczne na Ziemi. Ponieważ diamenty były przezroczyste, naukowcy mogli śledzić postęp eksperymentu przez mikroskop. Zespół odkrył, że po zwolnieniu nacisku jedna ze struktur hydratu pozostała stabilna. „Próbowaliśmy zmierzyć, jak dodanie soli zmieni ilość lodu, którą moglibyśmy uzyskać, ponieważ sól przeciwdziała zamarzaniu”, powiedział Journaux. „Co zaskakujące, kiedy wywarliśmy ciśnienie, zobaczyliśmy, że te kryształy, których się nie spodziewaliśmy, zaczęły rosnąć. To było bardzo nieoczekiwane odkrycie”.
Nowy typ soli, który wcześniej nie występował na Ziemii
Chociaż tak mroźne, wysokociśnieniowe warunki, które zespół stworzył w laboratorium, nie występują powszechnie na Ziemi, są naturalnie na księżycach Jowisza, gdzie warunki są wystarczające do utworzenia pokrywy lodowej o grubości od 5 do 10 kilometrów nad oceanami. Na dnie tych oceanów może tworzyć się jeszcze gęstszy lód.
„Ciśnienie po prostu zbliża cząsteczki do siebie, więc ich interakcje się zmieniają – to jest główny powód różnorodności znalezionych przez nas struktur krystalicznych”, powiedział Journaux.
Zespół próbuje teraz stworzyć większą próbkę swoich nowych hydratów, aby dokładniej je przeanalizować. Spróbują odkryć, czy ich struktury chemiczne pasują do sygnatur z lodowych księżyców. W badaniach będą pomocne dwie nadchodzące misje eksploracji księżyców Jowisza i jedna, która zbada największy księżyc Saturna, Tytana. Są to misja Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Europejskiej Agencji Kosmicznej, wystrzelona w kwietniu 2023 r. oraz misja NASA Europa Clipper, której start zaplanowano na październik 2024 r. Obie skierują się do układu księżycowego Jowisza, podczas gdy w 2027 r. misja Dragonfly NASA skieruje się na Tytana. Jednym z głównych celów misji będzie ustalenie, czy te księżyce mają surowce potrzebne do podtrzymania życia.
Korekta – Matylda Kołomyjec
