Europa lyser:Stråling gør et klart tal på Jupiters måne

Som den iskolde, den havfyldte måne Europa kredser om Jupiter, det modstår en ubarmhjertig stød af stråling. Jupiter zapper Europas overflade nat og dag med elektroner og andre partikler, bader den i højenergistråling. Men da disse partikler støder mod månens overflade, de laver måske også noget overjordisk:at få Europa til at lyse i mørket.

Ny forskning fra forskere ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien beskriver for første gang, hvordan gløden ville se ud, og hvad det kunne afsløre om sammensætningen af ​​is på Europas overflade. Forskellige salte forbindelser reagerer forskelligt på strålingen og udsender deres eget unikke glimt. For det blotte øje, denne glød ville nogle gange se lidt grøn ud, nogle gange lidt blå eller hvid og med forskellige grader af lysstyrke, alt efter hvilket materiale det er.

Forskere bruger et spektrometer til at adskille lyset i bølgelængder og forbinde de forskellige "signaturer, "eller spektre, til forskellige sammensætninger af is. De fleste observationer ved hjælp af et spektrometer på en måne som Europa er taget ved hjælp af reflekteret sollys på månens dagside, men disse nye resultater belyser, hvordan Europa ville se ud i mørke.

"Vi var i stand til at forudsige, at denne natside-isglød kunne give yderligere information om Europas overfladesammensætning. Hvordan den sammensætning varierer, kunne give os fingerpeg om, hvorvidt Europa rummer forhold, der er egnede til liv, " sagde JPLs Murthy Gudipati, hovedforfatter af værket udgivet 9. november in Natur astronomi .

Det er fordi Europa har en massiv, verdensomspændende indre hav, der kunne perkolere til overfladen gennem månens tykke isskorpe. Ved at analysere overfladen, forskere kan lære mere om, hvad der ligger under.

skinner et lys

Forskere har udledt af tidligere observationer, at Europas overflade kunne være lavet af en blanding af is og almindeligt kendte salte på Jorden, såsom magnesiumsulfat (Epsom salt) og natriumchlorid (bordsalt). Den nye forskning viser, at inkorporering af disse salte i vandis under Europa-lignende forhold og sprængning af det med stråling giver en glød.

Så meget var ikke en overraskelse. Det er let at forestille sig, at en bestrålet overflade gløder. Forskere ved, at glansen er forårsaget af energiske elektroner, der trænger ind i overfladen, giver energi til molekylerne nedenunder. Når disse molekyler slapper af, de frigiver energi som synligt lys.

"Men vi havde aldrig forestillet os, at vi ville se det, vi endte med at se, " sagde JPL's Bryana Henderson, der var medforfatter til forskningen. "Da vi prøvede nye issammensætninger, skæret så anderledes ud. Og vi stirrede bare på det et stykke tid og sagde så:'Dette er nyt, ret? Det her er bestemt en anderledes glød?' Så vi pegede et spektrometer på det, og hver type is havde et forskelligt spektrum."

At studere en laboratoriemodel af Europas overflade, JPL-teamet byggede et unikt instrument kaldet Ice Chamber til Europas højenergi-elektron- og strålingsmiljøtest (ICE-HEART). De tog ICE-HEART til et højenergi-elektronstråleanlæg i Gaithersburg, Maryland, og startede eksperimenterne med en helt anden undersøgelse i tankerne:for at se, hvordan organisk materiale under Europa-isen ville reagere på eksplosioner af stråling.

De forventede ikke at se variationer i selve gløden knyttet til forskellige issammensætninger. Det var - som forfatterne kaldte det - serendipity.

"At se natriumchlorid-saltlage med et betydeligt lavere niveau af glød var 'aha'-øjeblikket, der ændrede forskningsforløbet, " sagde Fred Bateman, medforfatter til avisen. Han hjalp med at udføre eksperimentet og leverede strålingsstråler til isprøverne på Medical Industrial Radiation Facility ved National Institute of Standards and Technology i Maryland.

En måne, der er synlig på en mørk himmel, virker måske ikke usædvanlig; vi ser vores egen måne, fordi den reflekterer sollys. Men Europas glød er forårsaget af en helt anden mekanisme, sagde forskerne. Forestil dig en måne, der lyser konstant, selv på dens natside - den side, der vender væk fra solen.

"Hvis Europa ikke var under denne stråling, den ville se ud, som vores måne ser ud for os - mørk på skyggesiden, " sagde Gudipati. "Men fordi det er bombarderet af strålingen fra Jupiter, det lyser i mørket."

Skal lanceres i midten af ​​2020'erne, NASAs kommende flagskibsmission Europa Clipper vil observere månens overflade i flere forbiflyvninger, mens den kredser om Jupiter. Missionsforskere gennemgår forfatternes resultater for at vurdere, om en glød ville kunne spores af rumfartøjets videnskabelige instrumenter. Det er muligt, at information indsamlet af rumfartøjet kan matches med målingerne i den nye forskning for at identificere de salte komponenter på månens overflade eller indsnævre, hvad de kan være.

"Det er ikke tit, du er i et laboratorium og siger, 'Vi finder måske det, når vi når dertil, "" sagde Gudipati. "Normalt er det omvendt - du går derhen og finder noget og prøver at forklare det i laboratoriet. Men vores forudsigelse går tilbage til en simpel observation, og det er det, videnskab handler om."

Missioner som Europa Clipper hjælper med at bidrage til området astrobiologi, den tværfaglige forskning i variabler og forhold i fjerne verdener, der kunne rumme livet, som vi kender det. Mens Europa Clipper ikke er en livsdetektionsmission, det vil foretage detaljeret rekognoscering af Europa og undersøge, om den iskolde måne, med dets underjordiske hav, har evnen til at understøtte livet. At forstå Europas beboelighed vil hjælpe videnskabsmænd til bedre at forstå, hvordan livet udviklede sig på Jorden og potentialet for at finde liv uden for vores planet.