הירח אירופה חוזר למרכז זירת החיפוש אחר מים וחיים

מזה כ-40 שנה האסטרונומים מעריכים כי מתחת למעטה הקרח של אירופה נמצא אוקיינוס אדיר של מים מלוחים. לפי ההערכות עובי שכבת הקרח הוא 10-100 ק”מ וכמות המים הנוזליים גדולה מזו שבכל האוקיינוסים בכדור הארץ

עמרי ונדל

לאחר מציאת עדויות לקיום מים נוזלים במאדים (וראו: עמרי ונדל – “מים במאדים”, “גליליאו” 209, פברואר 2016) חוזר לחדשות עולם קפוא נוסף במערכת השמש, שהאסטרונומים בטוחים למדי שנמצאות בו כמויות גדולות של מים נוזלים – הלא הוא אירופה, ירחו של צדק (וראה “המשימה: אירופה” עודד אברהם, גלילאו 193, 2014). מזה כ-40 שנה האסטרונומים מעריכים כי מתחת למעטה הקרח של אירופה נמצא אוקיינוס אדיר של מים מלוחים. לפי ההערכות עובי שכבת הקרח הוא 10-100 ק”מ וכמות המים הנוזליים גדולה מזו שבכל האוקיינוסים בכדור הארץ. הערכות אלה מבוססות על שילוב של תצפיות ומדידות על ידי חלליות המחקר פיוניר 10 ווויאג’ר 1-2 שהגיעו לצדק בשנות ה-70 ו”גליליאו” שחקרה את מערכת צדק בשנים 1995-2003). למרות מספר הצעות ותכניות, טרם נשלחה משימה ייעודית שתנחת על הירח הזה – אחד המסתוריים שבמערכת השמש בשל האפשרות שאולי התפתחו באוקיינוס הזה חיים, בדומה לחיים שנמצאו במעמקי האוקיינוסים בכדור הארץ, או שונים לחלוטין. תצפיות ומחקרים חדשים מעלים השערות להיתכנות חיים באוקיינוס של אירופה ותומכים בשיגור משימות מחקר עתידיות.

לאחר שב-2005 בוטלה התוכנית השאפתנית של נאס”א Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) לחקר ירחי צדק ובפרט אירופה, אישרה סוכנות החלל האירופית (ב-2012) תכנית צנועה יותר, Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), המתוכננת לשנות העשרים. בעקבות העניין המחודש הכריזה סוכנות החלל האמריקאית ב-2015 שבכוונתה לשלוח חללית לירח אירופה בעשור הבא, ותאריך היעד לשיגור נקבע ל-2022. לאחרונה אף שודרגו התכניות ממעברים ותצפיות ליד הירח לנחיתה על פניו, דבר שעלול לדחות את תאריך השיגור [1]. בהודעה ממאי 2016 באתר נאס”א נכתב כי בעשור הבא תשגר נאס”א חללית מחקר בעלת יכולות מתקדמות ומיגון קרינה למסלול אליפטי סביב צדק, שיכלול מעברים קרובים לאירופה. במעברים אלו תצלם החללית תמונות בהפרדה גבוהה, תקבע את הרכבם של משטחי הקרח והאטמוספירה הקלושה של אירופה, ותחקור לעומק את שכבת הקרח, את האוקיאנוס ואת קרקעיתו.

אף שהטמפרטורה על פני השטח של אירופה נמוכה בהרבה מנקודת הקיפאון של המים, ליבתו מתחממת על ידי כוחות גיאות הנובעים מהאינטראקציה הגרביטציונית עם צדק. חום זה מאפשר, לדעת האסטרונומים, קיום מיים נוזליים, מתחת לשכבת הקרח המכסה את פניו. כאמור, ייתכן אף כי באוקיינוס הנמצא מתחת לפני השטח של אירופה התפתחו חיים. אפשרות זו קבלה חיזוק נוסף בדיווח עדכני [2] ממאי 2016, על כך שהאוקיינוס של אירופה עשוי להיות מסביר פנים להתפתחות חיים (וראה להרחבה). החוקרים מ-JPL בהובלת סטיב ואנס ((Steve Vance דיווחו במאמר בכתב העת Geophysical Research Letters על חישובים שערכו לקביעת ההרכב הכימי של האוקיינוס, והגיעו למסקנה שהוא עשוי להיות דומה לזה של האוקינוסים בכדור הארץ יותר ממה ששיערו בעבר, בשל מורכבותה של האינטראקציה עם הקרקעית, אפילו ללא פעילות וולקנית.
“אנו משתמשים בשיטות שפותחו כדי לחקור את תנועת חומרי המזון והאנרגיה באוקיאנוסים של כדור הארץ”, אמר ואנס, “תנועת המימן והחמצן באוקיאנוס של אירופה הינה גורם מרכזי בקביעת התהליכים הכימיים והתפתחות חיים, ממש כמו בכדור הארץ”

.
החוקרים בדקו התמוססות מימן וחמצן במי אוקיאנוס אירופה בשל תגובת המים המלוחים עם הסלע בתהליך הנקרא סרפנטיניזציה (serpentinization), כניסת מולקולות מים ברווחים בי גרגרי מינרלים תוך שחרור מימן. תהליכים כאלו עשויים להתרחש בסדקים הנפערים בקרקעית האוקיאנוס בשל התקררות ליבתו של הירח אירופה. משערים כי בקרקעית האוקיאנוסים בכדור הארץ סדקים כאלה מגיעים לעומק של כ-6 ק”מ, בעוד שבאירופה הם עשויים להגיע לעומק של עד 25 ק”מ.
הגורם הנוסף הדרוש לחיים – חמצן ותרכובות נוספות – עשוי להגיע לאוקיאנוס על ידי תגובה עם גורמים מחמצנים (oxidants) הנוצרים בקרח שמעליו על ידי הקרינה המייננת של צדק (ראה להלן).
בדומה לאיו (Io), ירחו הפנימי ביותר של צדק, שהוא הגוף הפעיל ביותר מבחינה וולקנית במערכת השמש, כנראה גם ליבתו של אירופה מחוממת על ידי כוחות גיאות (tidal forces) הנובעים מ”לישה” על ידי הכבידה הכבירה של צדק. לכן יתכנו בקרקעית האוקינוס של אירופה תופעות וולקניות כגון פתחים הידרותרמיים הפולטים מים חמים העשירים במינרלים,, כמו אלו הנמצאים בקרקעית האוקיאנוסים בכדור הארץ.
בעבר סברו החוקרים כי פעילות וולקנית נחוצה ל התפתחות חיים באוקיאנוס של אירופה, כדי לאזן את זרימת המחמצנים משכבת הקרח. המחקר הנוחכי מראה כי הסלע הקר בקרקעית האוקינוס נוטה יותר להסדק ומאפשר לכן יצירת כמויות גדולות של מימן, המאזנות את זרם המחמצנים.
תעלומה נוספת, גלויה לעין בכל תצלום מפורט של הירח הקפוא הזה: קווים חומים החוצים שתי וערב את פני הקרח המכסה אותו. ב-2013 מדעני נאס”א דווחו על הימצאות מינרלים דמויי חימר ( (phyllosilicatesעל פני אירופה. נראה כאילו חומר חוּם הממלא בקעים וסדקים רבים הפזורים על פניו [3]. לפי מחקר חדש, חומר זה עשוי להיות פשוט מלח בישול שנחשף לקרינת אלקטרונים מהחגורות הקרינה החזקות של צדק [4].

מידע זה עשוי להשלים ממצאים קודמים, כמו הדיווח מ-2013 מטלסקופ החלל “הבל” על גילוי “גייזר” של אדי מים באירופה [5], בדומה לסילוני אדי המים באנסלדוס, ירחו של שבתאי.

הכתבה מופיעה גם בגלילאו, יוני 2016.
להרחבה:
[1] על תכנית החלל העדכנית של נאס”א לירח אירופה

[2] כתבה באתר נאס”א על הרכב האוקיינוס של אירופה

[3] המאמר המדעי על ההרכב הכימי של אוקיינוס אירופה

[4] כתבה בסיינטיפיק אמריקן על התגלית ה”לכלוך החום”
. ראה גם “מלח אירופי חום“, הידען, אפריל 2016.
[5] גילוי “גייזר” באירופה