Podzemni oceani Europe i Enkelada

Ispod ledenih kora dvaju Saturnovih i Jupiterovih mjeseca kriju se oceani koje nitko nije izravno vidio. Njihovu prisutnost otkrivaju magnetska mjerenja, gibanje mjeseca i mlazovi vode iz pukotina.

Ukratko

Europa, Jupiterov mjesec, pokazuje magnetski signal koji je letjelica Galileo izmjerila tijekom bliskih prolazaka; slani ocean ispod leda najbolje je objašnjenje tog signala.
Na Enkeladu, Saturnovu mjesecu, Cassini je snimio mlazove vodene pare i ledenih čestica iz pukotina blizu južnog pola.
Mjerenje sitnog njihanja Enkelada pokazalo je da njegova ledena kora nije kruto povezana s jezgrom, što podupire postojanje globalnog oceana.
Voda, energija i neki kemijski sastojci mogu biti prisutni, ali ni na jednom mjesecu nije pronađen dokaz života.

Europa i Enkelad na prvi pogled djeluju kao ledena tijela na kojima bi tekuća voda trebala biti nemoguća. Ipak, letjelice su zabilježile tragove unutarnje aktivnosti: kod Europe promjenu Jupiterova magnetskog polja, a kod Enkelada izbijanje vodenih čestica u svemir. Ta opažanja upućuju na oceane skrivene ispod leda. Njihova dubina, kemija i mogućnost nastanjivosti još se istražuju.

Tragovi ispod Europe

Galileo Galilei opažao je Jupiterove velike mjesece 1610. Europa je danas zanimljiva zbog glatke ledene površine, mreže dugih pukotina i razmjerno malog broja velikih udarnih kratera. Snimke letjelica Voyager 1979. pokazale su da se pojedini dijelovi pukotina podudaraju kao odvojeni komadi, a tamni materijal ispunjavao je razmake. To je upućivalo na geološki promjenjivu koru.

Najvažniji trag stigao je iz mjerenja letjelice Galileo, koja je kružila oko Jupitera od 1995. do 2003. Tijekom bliskih prolazaka njezin je magnetometar zabilježio da Europa mijenja Jupiterovo magnetsko polje. Istraživači su zaključili da se unutar mjeseca stvara inducirano magnetsko polje, vjerojatno zbog električki vodljive tekućine ispod kore. Budući da je Europa prekrivena vodenim ledom, slani ocean smatra se najvjerojatnijim izvorom tog signala.

NASA navodi da ocean Europe možda sadrži više od dvostruke količine vode iz svih Zemljinih oceana zajedno. To je procjena izvedena iz modela unutrašnjosti, a ne izravno mjerenje vode. Jupiterova gravitacija rasteže i opušta Europu dok kruži oko planeta. Takvo plimno savijanje stvara toplinu, a može pomoći održavanju tekuće vode ispod ledene kore.

Mlazovi s Enkelada

Cassini je ušao u Saturnov sustav 2004. godine. Sljedeće godine snimio je vodenu paru i ledene čestice koje izlaze iz pukotina kraj južnog pola Enkelada. Zbog tih mlazova sonda je mogla uzorkovati materijal koji potječe iz unutrašnjosti, iako nije sletjela na mjesec niti bušila njegovu koru.

U početku su gravitacijska mjerenja podupirala mogućnost da se ispod južnog pola nalazi more. Godine 2015. Peter Thomas i suradnici objavili su preciznu analizu više od sedam godina Cassinijevih snimaka. Pratili su položaje površinskih obilježja na stotinama slika i izmjerili slabo njihanje mjeseca, fizikalno nazvano libracijom. Njihovo tumačenje pokazalo je da se vanjska ledena kora pomiče neovisno o jezgri. Takav nalaz najbolje se objašnjava globalnim slojem tekućine između kore i unutrašnjosti.

Mlazovi zato nisu sami po sebi dokaz života, ali su omogućili proučavanje tvari iz oceana bez bušenja kroz led. Cassini je u česticama i plinovima izmjerio vodu, jednostavne organske molekule i druge spojeve. Istraživače zanima može li toplina iz unutrašnjosti i dodir vode sa stjenovitim dnom stvoriti kemijski izvor energije. To su uvjeti koji bi mogli poduprijeti neke oblike života, no oni nisu dokaz da je takav život nastao.

Dvije vode, različiti dokazi

Za Europu se ocean zaključuje ponajviše iz magnetskih mjerenja, površinskih obilježja i modela plimnog zagrijavanja. Za Enkelad postoje i izravno opaženi mlazovi te mjerljiva libracija, koja upućuje na globalnu tekuću vodu. Nijedan se ocean nije izravno vidio; zaključci se temelje na više neovisnih pokazatelja i tumačenju podataka letjelica.

Europa Clipper lansiran je 14. listopada 2024. NASA-ina misija neće tražiti život izravno. Njezini instrumenti trebaju proučiti ledenu koru, sastav površine, gravitaciju i magnetsko okruženje te istražiti može li mjesec imati mjesta pogodna za život. Rezultati će također pomoći procijeniti koliko se voda i tvari izmjenjuju između površine i unutrašnjosti. Za Enkelad u ovom razdoblju nema nove misije koja bi ponovila Cassinijevo uzorkovanje mlazova.

Kronologija

1610.: Galileo Galilei opaža Europu i druge velike Jupiterove mjesece.
1979.: Voyager 1 i Voyager 2 snimaju Europu izbliza i otkrivaju njezinu glatku, raspucanu površinu.
1995.–2003.: Letjelica Galileo kruži oko Jupitera i tijekom prolazaka mjeri Europino magnetsko okruženje.
2004.: Cassini ulazi u Saturnov sustav.
2005.: Cassini snima mlazove vodene pare i ledenih čestica iz Enkeladovih južnih pukotina.
2015.: Peter Thomas i suradnici objavljuju analizu libracije koja podupire globalni ocean ispod Enkeladove kore.
2016.: Francis Nimmo i Robert Pappalardo objavljuju pregled dokaza o oceanima u vanjskom Sunčevu sustavu.
2024.: NASA lansira letjelicu Europa Clipper radi istraživanja Europe.

Ključne osobe

Galileo Galilei: Astronom koji je 1610. opažao Europu i tri druga velika Jupiterova mjeseca.
Peter Thomas: Planetarni znanstvenik, glavni autor analize Enkeladove libracije iz 2015.
Francis Nimmo: Planetarni znanstvenik i suautor pregleda dokaza o oceanima ledenih mjeseca iz 2016.
Robert Pappalardo: Planetarni znanstvenik i suautor pregleda o oceanima u vanjskom Sunčevu sustavu.

Što se zna

Galileo je Europu opažao 1610., a Galileo i Voyager poslali su podatke o njezinoj površini i magnetskom okruženju.
Cassini je snimio mlazove vodene pare i ledenih čestica koji izlaze iz pukotina kraj Enkeladova južnog pola.
Mjerenja Cassinijevih snimaka pokazala su malu, ali mjerljivu libraciju Enkelada.
Neovisni pregled iz 2016. navodi izravne dokaze za podzemne oceane na Europi i Enkeladu.
NASA-ina misija Europa Clipper lansirana je 2024.; njezin cilj nije izravno otkrivanje života.
Nije potvrđen život ni na Europi ni na Enkeladu.

Što tvrde zagovornici

NASA-ini znanstvenici | Magnetski signal, površinske pukotine i plimno zagrijavanje podupiru postojanje globalnog slanog oceana ispod Europe.
Peter Thomas i suradnici | Enkeladova mjerena libracija zahtijeva globalni sloj tekućine koji odvaja ledenu koru od jezgre.
Istraživači oceanografskih svjetova | Voda, kemijski sastojci i mogući izvori energije čine oba mjeseca vrijednim ciljevima u potrazi za nastanjivim okolišima.

Što kažu kritičari

Francis Nimmo i Robert Pappalardo | Mogućnost oceana ili nastanjivosti nije jednaka dokazu života; potrebno je dodatno istražiti sastav, toplinu i dugotrajnost tih okoliša.
NASA-in tim misije Europa Clipper | Misija će procjenjivati uvjete i nastanjivost Europe, a ne izravno tražiti ili potvrditi organizme.
Planetarni znanstvenici | Izvedeni modeli ne određuju potpuno dubinu, salinitet, kemijski sastav ni lokalne uvjete u oceanima.

Otvorena pitanja

Koliko su debeli ledeni omotači Europe i Enkelada i mijenjaju li se kroz vrijeme?
Koje su soli i organske molekule prisutne u njihovim oceanima?
Koliko se materijal s površine Europe prenosi do oceana ispod kore?
Može li oceanska voda Enkelada ostati tekuća tijekom geološki dugog razdoblja?
Postoji li u tim oceanima život ili su uvjeti samo potencijalno nastanjivi?

Teorije

Europa i Enkelad imaju globalne oceane ispod leda, kako podupiru magnetska mjerenja, libracija i opažanja mlazova.
Dio opaženih obilježja mogao bi odražavati lokalna ili dublja odvojena spremišta vode, a ne lako dostupne oceane; daljnja mjerenja trebaju odrediti strukturu kore.
Oceani mogu imati vodu i izvore energije, ali trenutačni podaci ne utvrđuju postoji li ondje život.