이미지 크레디트 : NASA
목성의 위성 중 하나 인 유로파가 얼음으로 덮인 물의 바다를 가지고 있다는 증거가 있습니다. 과학자들은 이제 달 표면의 충격 분화구의 크기와 깊이를 측정하여 얼음의 두께가 19km에 달하는지 추측하고 있습니다. 유로파의 얼음 두께는 생명체를 찾는 데 영향을 줄 것입니다. 너무 두껍고 햇빛은 광합성 유기체에 도달하는 데 어려움을 겪습니다.
2002 년 5 월 23 일자 네이처 (Nature) 지에보고 된 목성의 대형 얼음 위성에 대한 충격 분화구의 상세한 매핑과 측정에 따르면 유로파의 떠 다니는 얼음 껍질의 두께는 19km 이상일 수있다. 휴스턴의 달과 행성 연구소의 직원 과학자이자 지질학자인 폴 chen 크 (Paul Schenk) 박사의 이러한 측정 결과는 과학자와 엔지니어가 따뜻한 실내에서 얼어 붙은 세상에서 생명을 찾는 새롭고 영리한 수단을 개발해야 할 것임을 나타냅니다.
그레이트 유로파 피자 토론 :“얇은 빵 껍질 또는 두꺼운 빵 껍질?”
갈릴레오의 지질 및 지구 물리학 적 증거는 유로파의 얼음 표면 아래에 액체 물 바다가 존재한다는 생각을 뒷받침합니다. 논쟁은 이제이 얼음 껍질의 두께에 중점을 둡니다. 바다는 단지 몇 킬로미터 두께의 얇은 얼음 껍질을 통해 녹아 물과 그 안의 수영 물을 햇빛 (및 방사선)에 녹일 수 있습니다. 얇은 얼음 껍질이 녹아 바다가 표면에 노출되고 광합성 유기체가 햇빛에 쉽게 접근 할 수 있습니다. 수십 킬로미터 두께의 두꺼운 얼음 껍질은 녹을 가능성이 거의 없습니다.
유로파의 얼음 껍질 두께가 중요한 이유는 무엇입니까?
두께는 유로파가 얼마나 많은 조석 난방을 받는지를 간접적으로 측정 한 것입니다. 조석 난방은 유로파의 액체 수량과 유로파의 해저에 화산이 존재하는지 여부를 추정하는데 중요합니다. 측정 할 수 없습니다. 19km 두께의 새로운 추정치는 조석 가열에 대한 일부 모델과 일치하지만 추가 연구가 필요합니다.
두께는 유로파의 대양에서 생물학적으로 중요한 물질이 표면으로 또는 다시 바다로 이동할 수있는 방법과 장소를 제어하기 때문에 중요합니다. 햇빛은 얼음 껍질에 몇 미터 이상 침투 할 수 없으므로 광합성 유기체는 생존하기 위해 유로파 표면에 쉽게 접근 할 수 있어야합니다. 이 주제에 대한 자세한 내용은 나중에
두께는 궁극적으로 유로파의 바다를 탐험하고 유로파의 생명 또는 유기 화학의 증거를 검색하는 방법을 결정합니다. 두꺼운 껍질을 통해 바다를 직접 시추하거나 샘플링 할 수 없으며 표면에 노출되었을 수있는 해양 물질을 검색 할 수있는 영리한 방법을 개발해야합니다.
유로파 얼음 껍질의 두께는 어떻게 추정합니까?
유로파의 대형 얼음 갈릴리 위성에 대한 충격 분화구에 대한이 연구는 유로파의 충격 분화구의 지형과 형태를 자매 얼음 위성 Ganymede와 Callisto의 지형과 형태를 비교합니다. Schenk 박사는 240 명의 분화구와 유로파에서 65 개가 NASA의 Voyager와 Galileo 우주선에서 획득 한 이미지의 입체 및 지형 분석을 사용하여 측정했습니다. 갈릴레오는 현재 목성 주위를 돌고 있으며 2003 년 후반에 목성으로의 마지막 급락을 향해 가고있다. 가니메데와 칼리스토는 모두 내부에 액체 해수가 있다고 여겨지지만 다소 깊다 (약 100 ~ 200 킬로미터). 즉, 대부분의 분화구는 바다의 영향을받지 않으며 대양 깊이가 불확실하지만 훨씬 더 얕은 유로파와 비교할 수 있습니다.
유로파 아이스 쉘의 두께 추정치는 두 가지 주요 관찰에 근거합니다. 첫 번째는 유로파의 더 큰 분화구의 모양이 가니메데와 칼리스토의 비슷한 크기의 분화구와 크게 다르다는 것입니다. chen 크 박사의 측정에 따르면 8km 이상의 크레이터는 가니메데 나 칼리스토의 크레이터와 근본적으로 다릅니다. 이것은 얼음 껍질의 따뜻한 부분 때문입니다. 얼음의 강도는 온도에 매우 민감하고 따뜻한 얼음은 부드럽고 다소 빠르게 흐릅니다 (빙하를 생각하십시오).
두 번째 관측은 크레이터 직경이 ~ 30 킬로미터를 초과함에 따라 유로파의 크레이터의 형태와 모양이 급격히 변한다는 것입니다. 30 킬로미터 미만의 분화구는 수백 미터 깊이이며 림과 중앙 리프트가 있습니다 (이것은 충격 분화구의 표준 기능입니다). 27km에 이르는 분화구 인 Pwyll은이 분화구 중 가장 큰 분화구 중 하나입니다.
반면에 유로파에서 30km를 초과하는 분화구에는 림이나 리프트가 없으며 지형도 무시할 수 없습니다. 오히려 동심원 트로프와 산마루로 둘러싸여 있습니다. 이러한 형태와 지형의 변화는 유로파의 얼음 지각 특성의 근본적인 변화를 나타냅니다. 가장 논리적 인 변화는 고체에서 액체로입니다. 대형 Europan 분화구의 동심 고리는 아마도 분화구 바닥의 도매 붕괴로 인한 것일 수 있습니다. 원래 깊은 분화구 구멍이 무너지면서 얼음 지각의 기초가되는 재료가 빈 공간을 채우기 위해 돌진합니다. 이 돌입 재료는 위에있는 지각을 끌어 당기고 파쇄하여 관찰 된 동심 고리를 형성합니다.
19에서 25 킬로미터의 값은 어디에서 오는가?
큰 충돌 분화구는 행성의 지각에 더 깊숙이 침투하여 그러한 깊이의 특성에 민감합니다. 유로파도 예외는 아닙니다. 핵심은 ~ 30 킬로미터 분화구 직경에서 형태와 모양의 급격한 변화입니다. 이것을 사용하기 위해, 충돌 분화구의 최종 모양에 영향을 미치기 전에 원래 분화구의 크기와 액체 층이 얼마나 얕아 야 하는지를 추정해야합니다. 이것은 수치 계산 및 실험실 실험에서 충격 역학으로 도출됩니다. 이 크 래터 붕괴 모델? 그런 다음 관측 된 전이 직경을 층의 두께로 변환하는 데 사용됩니다. 따라서 30km 너비의 분화구는 19-25km 깊이의 층을 감지하거나 감지합니다.
이러한 유로파의 얼음 껍질 두께 추정치는 어느 정도입니까?
이러한 기술을 사용하여 정확한 두께에는 약간의 불확실성이 있습니다. 이것은 충격 분화구 역학의 세부 사항에 대한 불확실성 때문이며, 이는 실험실에서 복제하기가 매우 어렵습니다. 불확실성은 10 ~ 20 % 사이 일 것이므로 유로파의 얼음 껍질이 몇 킬로미터 두께가 아니라는 것을 합리적으로 확신 할 수 있습니다.
과거에 얼음 껍질이 더 얇 았을 수 있습니까?
분화구 지형에서 가니메데의 얼음 두께가 시간이 지남에 따라 변했다는 증거가 있으며 유로파에서도 마찬가지입니다. 19 ~ 25km의 얼음 껍질 두께는 유로파에서 볼 수있는 얼음 표면과 관련이 있습니다. 이 표면은 3 천만에서 5 천만년 정도 인 것으로 추정되었습니다. 이보다 오래된 표면 재료는 대부분 tectonism과 resurfacing에 의해 파괴되었습니다. 이 오래된 얼음 빵 껍질은 오늘날의 빵 껍질보다 얇을 수 있었지만 현재는 알 방법이 없습니다.
유로파의 얼음 껍질에 얇은 반점이 생길 수 있습니까?
chen 크 박사가 연구 한 충격 분화구는 유로파 표면에 흩어져 있었다. 이것은 얼음 껍질이 어디에서나 두껍다는 것을 암시합니다. 더 높은 열 흐름으로 인해 쉘이 얇은 국소 영역이있을 수 있습니다. 그러나 껍질 바닥의 얼음은 매우 따뜻하며 지구의 빙하에서 볼 수 있듯이 따뜻한 얼음은 상당히 빠르게 흐릅니다. 결과적으로 어떤 구멍? 유로파의 얼음 껍질은 얼음이 흐르면서 빠르게 채워집니다.
두꺼운 얼음 껍질이 유로파에 생명이 없음을 의미합니까?
아니! 우리가 유로파 내부의 삶과 조건의 기원에 대해 아는 것이 거의 없다면, 삶은 여전히 그럴듯합니다. 얼음 아래에 물이있을 가능성이 있습니다. 두꺼운 얼음 껍질은 유로파에서 광합성을 거의 일으키지 않습니다. 유기체는 표면에 빠르고 쉽게 접근 할 수 없습니다. 유로파 내부의 유기체가 햇빛없이 생존 할 수 있다면, 껍질의 두께는 단지 2 차적으로 중요합니다. 결국, 유기체는 햇빛이없이 지구의 대양 바닥에서 아주 잘 지내며 화학 에너지에서 살아남습니다. 살아있는 유기체가이 환경에서 처음 생겨날 수 있다면 이것이 유로파에서도 마찬가지 일 수 있습니다.
또한 유로파의 얼음 껍질은 먼 과거에 훨씬 더 얇 았을 수도 있고, 어느 시점에는 존재하지 않았을 수도 있고 바다가 우주에 노출되어있었습니다. 그것이 사실이라면 화학과 시간에 따라 다양한 유기체가 진화 할 수 있습니다. 바다가 얼어 붙기 시작하면, 살아있는 유기체는 해저에있는 화산 (화산이 전혀 형성되지 않는 경우)과 같이 그들이 생존 할 수있는 환경으로 진화 할 수 있습니다.
얼음 껍질이 두껍다면 유로파에서의 삶을 탐험 할 수 있습니까?
지각이 실제로이 두껍다면, 테더 로봇으로 얼음을 뚫거나 녹는 것은 비현실적입니다! 그럼에도 불구하고 우리는 유기 해양 화학이나 다른 지역의 생명을 검색 할 수 있습니다. 도전은 우리가 아직 찾은 것을 오염시키지 않는 유로파를 탐험하기위한 영리한 전략을 고안하는 것입니다. 두꺼운 얼음 껍질의 전망은 노출 된 해양 물질을 발견 할 가능성이있는 장소의 수를 제한합니다. 아마도 해양 물질은 작은 거품이나 주머니 또는 다른 지질 학적 수단에 의해 표면으로 가져온 얼음 속의 층으로 매립되어야 할 것입니다. 세 가지 지질 프로세스가이를 수행 할 수 있습니다.
1. 충격 분화구는 지각의 재료를 깊이에서 발굴하여 표면으로 방출하여 우리가 그것을 가져올 수 있습니다 (50 년 전 우리는 애리조나의 유성 분화구 측면에서 철 운석 조각을 집을 수 있었지만 대부분 지금까지 발견되었습니다 ). 불행히도, Tyre의 Europa에서 가장 큰 알려진 분화구는 3km 깊이에서 재료를 발굴했으며, 바다 근처에 도달 할만큼 깊지는 않습니다 (지오메트리 및 역학으로 인해 분화구는 분화구의 상부에서 굴착되지 않습니다). 해저 재료의 포켓이나 층이 얕은 깊이에서 지각으로 얼어지면 충격 분화구에 의해 샘플링 될 수 있습니다. 실제로 Tire의 바닥은 원래 껍질보다 약간 더 주황색입니다. 그러나 갈릴레오는 유로파의 약 절반을 잘 보았 기 때문에 잘 보이지 않는쪽에 더 큰 분화구가 존재할 수 있습니다. 우리는 다시 찾아야 만합니다.
2. 유로파의 얼음 껍질이 다소 불안정하고 설득력이 있다는 강력한 증거가 있습니다. 이것은 깊은 지각 재료의 얼룩이 표면을 향해 위쪽으로 올라가고 때로는 수 킬로미터 폭의 돔으로 노출되는 표면을 향해 상승한다는 것을 의미합니다. 하부 지각에 묻힌 해양 물질은 표면에 노출 될 수있다. 이 과정은 수천 년이 걸릴 수 있으며 목성에 치명적인 방사선에 노출되는 것은 가장 불리하다고 말할 수 없습니다! 그러나 적어도 우리는 남아있는 것을 조사하고 샘플링 할 수 있습니다.
3. 얼음 껍질이 문자 그대로 찢어지고 갈라지는 유로파 표면의 넓은 지역을 재 포장. 이 영역은 비어 있지 않지만 아래에서 새로운 재료로 채워져 있습니다. 이 지역은 해양 물질에 의해 침수 된 것으로 보이지 않고 지각의 바닥에서 나오는 부드러운 따뜻한 얼음에 의해 침수 된 것으로 보입니다. 그럼에도 불구하고이 새로운 지각 재료 내에서 해양 재료가 발견 될 가능성이 매우 높다.
유로파의 표면과 역사에 대한 우리의 이해는 여전히 매우 제한적입니다. 해양 물질을 지표면으로 가져 오는 알 수없는 과정이 발생할 수 있지만 유로파로의 복귀 만 알려줍니다.
다음은 유로파?
최근 비용 초과로 인해 제안 된 Europa Orbiter가 취소되면서 유로파 해양 탐사 전략을 재검토하기에 좋은시기입니다. 테 더링 잠수함과 심공 드릴링 프로브는 그러한 깊은 표면에서 다소 비실용적이지만 표면 착륙선은 매우 중요 할 수 있습니다. 착륙선을 수면으로 보내기 전에 목성 또는 유로파 궤도에서 정찰 임무를 보내서 지각의 해양 물질과 얇은 지점의 노출을 검색하고 최고의 착륙 지점을 정찰해야합니다. 이러한 임무는 광물 식별을 위해 크게 개선 된 적외선 매핑 기능을 사용하는 것입니다 (결국 갈릴레오 장비는 거의 25 년이되었습니다). 스테레오 및 레이저 기기는 지형 매핑에 사용됩니다. 중력 연구와 함께이 데이터를 사용하여 얼음 표면의 상대적으로 얇은 영역을 검색 할 수 있습니다. 마지막으로 갈릴레오는 충격 분화구를 포함하여 매핑하기에 충분한 해상도에서 유로파의 절반 미만을 관찰했습니다. 예를 들어,이 잘 보이지 않는 반구의 분화구는 과거 유로파의 얼음 껍질이 더 얇은 지 여부를 나타낼 수 있습니다.
유로파 착륙선?
지진계가있는 착륙선은 목성과 이오가 겪는 일일 조력에 의해 발생한 유로파 지진을들을 수 있습니다. 지진파를 사용하여 깊이를 빙판의 바닥과 바다의 바닥에 정확하게 매핑 할 수 있습니다. 온보드 화학 분석기는 유기 분자 또는 다른 생물학적 추적자를 검색하고 잠재적으로“유인? 행성. 그러한 착륙선은 아마도 표면에서 방사선 손상 구역을 통과하기 위해 몇 미터를 뚫어야 할 것입니다. 이 임무를 수행 한 후에야이 행성 크기의 달을 탐험 할 수 있습니다. Monty Python을 말하면, 그것은 아직 죽지 않았습니다!?
원본 출처 : USRA 뉴스 릴리스
