Forskning styrker muligheden for pladetektonik på Europa

En undersøgelse fra Brown University giver nye beviser for, at den iskolde skal på Jupiters måne Europa kan have pladetektonik svarende til dem på Jorden. Tilstedeværelsen af ​​pladetektonisk aktivitet kan have vigtige konsekvenser for muligheden for liv i havet, der menes at eksistere under månens overflade.

Studiet, udgivet i Journal of Geophysical Research:Planeter , bruger computermodellering til at vise, at subduktion - når en tektonisk plade glider ned under en anden og synker dybt ind i en planets indre - er fysisk mulig i Europas isskal. Resultaterne styrker tidligere undersøgelser af Europas overfladegeologi, der fandt områder, hvor månens isskal ser ud til at udvide sig på en måde, der ligner de midt-ocean-spredningsrygge på Jorden. Muligheden for subduktion tilføjer endnu en brik til det tektoniske puslespil.

"Vi har dette bevis på udvidelse og spredning, så spørgsmålet bliver, hvor bliver det materiale hen?" sagde Brandon Johnson, en adjunkt i Browns Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences og en hovedforfatter af undersøgelsen. "På jorden, svaret er subduktionszoner. Det, vi viser, er, at under rimelige antagelser for forhold på Europa, subduktion kunne også ske der, hvilket er rigtig spændende."

En del af spændingen, Johnson siger, er, at overfladeskorpen er beriget med oxidanter og andre kemiske fødevarer for livet. Subduktion giver et middel til, at den mad kommer i kontakt med den underjordiske havforskere tror sandsynligvis eksisterer under Europas is.

"Hvis der virkelig er liv i det hav, subduktion tilbyder en måde at tilføre de næringsstoffer, den har brug for, " sagde Johnson.

Subduktion på is

På jorden, subduktion drives i høj grad af forskelle i temperatur mellem en faldende plade og den omgivende kappe. Skorpemateriale er meget køligere end kappemateriale, og derfor tættere. Den øgede tæthed giver den negative opdrift, der er nødvendig for at synke en plade dybt ind i kappen.

Selvom tidligere geologiske undersøgelser havde antydet, at noget som subduktion kunne ske på Europa, det var ikke klart, præcis hvordan den proces ville fungere i en iskolt verden. Der er beviser, Johnson siger, at Europas isskal har to lag:et tyndt ydre låg af meget kold is, der sidder på toppen af ​​et lag med lidt varmere, konvektion af is. Hvis en tallerken fra det ydre islåg blev skubbet ned i den varmere is nedenfor, dens temperatur ville hurtigt blive varmet op til den omgivende is. På punktet, pladen ville have samme tæthed som den omgivende is og ville derfor stoppe med at falde.

Men modellen udviklet af Johnson og hans kolleger viste en måde, hvorpå subduktion kunne ske på Europa, uanset temperaturforskelle. Modellen viste, at hvis der var varierende mængder salt i overfladeiskallen, det kunne give de nødvendige densitetsforskelle for en plade at subducere.

"At tilføje salt til en isplade ville være som at tilføje små vægte til den, fordi salt er tættere end is, " sagde Johnson. "Så i stedet for temperatur, vi viser, at forskelle i saltindholdet i isen kunne gøre det muligt at subduktion ske på Europa."

Og der er god grund til at formode, at der findes variationer i saltindhold på Europa. Der er geologiske beviser for lejlighedsvis vandopstrømning fra Europas underjordiske hav - en proces, der ligner opstrømningen af ​​magma fra Jordens kappe. Denne opstrømning ville efterlade et højt saltindhold i skorpen, hvorunder det stiger. Der er også mulighed for kryovulkanisme, hvor salt havindhold rent faktisk sprøjter ud på overfladen.

Ud over at styrke argumentet for et beboeligt hav på Europa, Johnson siger, forskningen foreslår også et nyt sted i solsystemet til at studere en proces, der har spillet en afgørende rolle i udviklingen af ​​vores egen planet.

"Det er fascinerende at tænke på, at vi måske har pladetektonik et andet sted end Jorden, " sagde han. "Tænker man ud fra en sammenlignende planetologi, hvis vi nu kan studere pladetektonik på dette meget anderledes sted, det kan måske hjælpe os med at forstå, hvordan pladetektonikken startede på Jorden."

Johnsons medforfattere på papiret - Rachel Sheppard, Alyssa Pascuzzo, Elizabeth Fisher og Sean Wiggins - er alle kandidatstuderende på Brown. De tog en klasse Johnson tilbød kaldet Ocean Worlds, som fokuserede på kroppe som Europa, der menes at have oceaner under iskolde skaller.

"Dette papir opstod som et klasseprojekt, vi lavede sammen, "Johnson sagde, "og det er spændende, at vi kom med nogle interessante resultater."