Planetforskere bruger fysik og billeder af nedslagskratere til at måle tykkelsen af ​​is på Europa

Nogle gange er planetarisk fysik som at være i en sneboldkamp. De fleste mennesker, hvis de får en allerede dannet snebold, kan bruge deres erfaring og følelsen af ​​bolden til at gætte, hvilken slags sne den er sammensat af:pakbar og luftig eller våd og iskold.

Ved at bruge næsten de samme principper har planetforskere været i stand til at studere strukturen af ​​Europa, Jupiters iskolde måne.

Europa er en stenet måne, hjemsted for saltvandshave, der er dobbelt så stor som Jordens volumen, indkapslet i en skal af is. Forskere har længe troet, at Europa kan være et af de bedste steder i vores solsystem at lede efter ikke-jordisk liv. Sandsynligheden for og arten af ​​det liv afhænger dog stærkt af tykkelsen af ​​dens iskolde skal, noget astronomer endnu ikke har været i stand til at fastslå.

Et hold af planetariske videnskabseksperter, herunder Brandon Johnson, en lektor, og Shigeru Wakita, en forsker, i Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences i Purdue University's College of Science, annonceret i et nyt papir offentliggjort i Videnskabens fremskridt at Europas isskal er mindst 20 kilometer tyk.

For at nå frem til deres konklusion studerede forskerne store kratere på Europa og kørte en række forskellige modeller for at bestemme, hvilken kombination af fysiske egenskaber der kunne have skabt en sådan overfladestruktur.

"Dette er det første arbejde, der er blevet udført på dette store krater på Europa," sagde Wakita. "Tidligere estimater viste et meget tyndt islag over et tykt hav. Men vores forskning viste, at der skal være et tykt lag - så tykt, at konvektion i isen, som tidligere har været diskuteret, er sandsynlig."

Ved hjælp af data og billeder fra rumfartøjet Galileo, som studerede Europa i 1998, analyserede Johnson nedslagskraterne for at afkode sandheder om Europas struktur. Som ekspert i planetarisk fysik og kolossale kollisioner har Johnson studeret næsten alle større planetariske legeme i solsystemet. Forskere har længe diskuteret tykkelsen af ​​Europas isskal; ingen har besøgt det for at måle det direkte, så videnskabsmænd bruger kreativt beviserne ved hånden:kraterne på Europas iskolde overflade.

"Slagkrater er den mest allestedsnærværende overfladeproces, der former planetariske legemer," sagde Johnson. "Kratere findes på næsten alle faste legemer, vi nogensinde har set. De er en væsentlig drivkraft for forandring i planetariske legemer.

"Når et nedslagskrater dannes, er det i det væsentlige at sondere underjordiske strukturer af et planetarisk legeme. Ved at forstå størrelserne og formerne af kratere på Europa og gengive deres dannelse med numeriske simuleringer, er vi i stand til at udlede information om, hvor tyk dens isskal er."

Europa er en frossen verden, men isen beskytter en stenet kerne. Den iskolde overflade er dog ikke stillestående. Pladetektonik og konvektionsstrømme i havene og selve isen opfrisker overfladen ret ofte. Det betyder, at selve overfladen kun er 50 millioner til 100 millioner år gammel – hvilket lyder gammelt for kortlivede organismer som mennesker, men er ungt, hvad angår geologiske perioder.

Den glatte, unge overflade betyder, at kratere er klart definerede, nemmere at analysere og ikke særlig dybe. Deres påvirkninger fortæller forskerne mere om månens iskolde skal og vandhavet nedenfor, snarere end at formidle meget information om dens stenede hjerte.

"Forståelse af tykkelsen af ​​isen er afgørende for at teoretisere om muligt liv på Europa," sagde Johnson. "Hvor tyk isskallen er styrer, hvilken slags processer der sker inden i den, og det er virkelig vigtigt for at forstå udvekslingen af ​​materiale mellem overfladen og havet. Det er det, der vil hjælpe os med at forstå, hvordan alle slags processer sker på Europa -og hjælp os til at forstå muligheden for liv."

Flere oplysninger: Shigeru Wakita, Multiring-bassindannelse begrænser Europas isskalstykkelse, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj8455. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj8455

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Purdue University