EUROPA (SATELLIT): EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE - ARTE - 2025

Europa er en naturlig satellit eller måne af Jupiter, opdaget i 1610 af den italienske astronom Galileo Galilei (1564-1642). Det er en del af de såkaldte galileiske måner sammen med Ganymedes, Io og Callisto. Navnet stammer fra en karakter i græsk mytologi: Europa var mor til kong Minos af Kreta, en af ​​de mange elskere af kongen af ​​guderne.

Den tyske astronom Simon Marius, en samtid fra Galileo, foreslog navnet i et værk af hans, som også krediterede opdagelsen af ​​de joviske satellitter, før Galileo annoncerede det.

Figur 1. Naturligt farvebillede af Europa taget af Galileo-missionen, linjerne er sandsynligvis brud i skorpen med udsatte klipper. Kilde: Wikimedia Commons. NASA / JPL / DLR / Public domain

En anden betegnelse, der blev brugt til denne satellit og i øjeblikket ikke er i brug, er den, som Galileo oprindeligt foreslog med romertal. Europa er således også Jupiter II, da det er den anden galileiske måne tæt på planeten (Io er den tætteste, men der er fire andre mindre måner).

Til sidst faldt astronomerne efter forslag fra Marius, som muligvis har opdaget satellitterne uafhængigt af Galileo.

Opdagelsen af ​​de galilske måner, der kredsede om Jupiter, var en milepæl for videnskaben. Det styrkede den heliocentriske teori om Copernicus og fik menneskeheden til at indse, at Jorden ikke var centrum for universet.

Imidlertid forblev de galileiske måner i lang tid som små lyspunkter, set med teleskopet, der kredsede om Jupiter.

Det var indtil de ubemandede missioner Pioneer, Voyager, Galileo og New Horizons bragte en oversvømmelse af information om Europa og de resterende satellitter på gigantplaneterne.

Generelle karakteristika

Mulig brugbarhed

Europa, lidt mindre end månen, har et hav af vand under overfladen og er beskyttet mod solvinden af ​​det joviske magnetfelt, hvilket giver det visse udsigter til beboelsesevne.

Figur 2. Sammenlignende størrelse af Europa, nederst til venstre, med Jorden og månen. Kilde: Wikimedia Commons. Apollo 17 Billede af hele jorden: NASATeleskopisk billede af fuldmåne: Gregory H. Revera Billede af Europa: NASA / JPL / Public domain

Hertil kommer, at Europa muligvis er tektonisk. Bortset fra Jorden var der indtil nu ikke kendt nogen anden himmelobjekt med kompleks geologi.

Atmosfære

Det har også en atmosfære, holdbar, men med ilt, og dens densitet, selvom den ikke er så høj som jordens, antyder, at der er en god mængde sten i dens sammensætning.

Overflade

Den frosne overflade er meget glat, næppe krydset af linjerne vist i figur 1.

Disse linjer afspejler muligvis spændinger i den 100-150 km tykke iskorps, der dækker Europa og udsætter den underliggende klippe, under hvilken der er flydende vand.

Der er tilstrækkelig varme i det indre af Europa til at opretholde dette hav på grund af tidevandsopvarmning.

Det er almindeligt at tænke på tidevand som fænomener, der er typiske for havmasser, men gravitationsattraktionen fortrænger ikke kun vandet, men også klippen. Og disse processer medfører friktion, der spreder energien fra orbitalbevægelse til varme.

Intet magnetfelt

Gennem målinger af magnetfeltet foretaget af ubemandede missioner vides det, at Europa mangler sit eget magnetfelt. Men de opdagede også eksistensen af ​​en jernkerne og et lag vand rig på mineralindhold under skorpen.

Disse målinger indikerer, at kompasset til en rejsende, der ankommer til Europa, vil opleve en vild sving, især når indgangen til Jupiter er maksimal. Og det er, at det intense joviske magnetfelt interagerer med det ledende materiale i undergrunden, hvilket forårsager disse udsving.

Europas albedo

Det vides, at Europa har en iskolde og lidt ujævn overflade, ikke kun på grund af de informationer, der er opnået gennem billeder, men også på grund af målingerne foretaget af dens albedo.

Albedoen til ethvert objekt - astronomisk eller af en anden art - er den brøkdel af lys, som den reflekterer. Derfor er dens værdi mellem 0 og 1.

Hvis albedoen er 0, betyder det, at genstanden optager alt lyset uden at reflektere noget, tværtimod, hvis det er 1, reflekterer det det fuldstændigt.

Spejle er genstande med et stort albedo og i Europa er 0,69. Dette betyder, at det reflekterer cirka 69% af lyset, der når dens overflade, hvilket er en indikation af, at isen, der dækker det, er ren og nylig.

Derfor er overfladen på Europa relativt ung, anslået til at være omkring 10 millioner år gammel. Overflader med gammel is er ofte meget mørke og har mindre albedo.

En anden kendsgerning til sin fordel er, at Europas overflade næppe har nogen påvirkningskrater, hvilket antyder tilstrækkelig geologisk aktivitet til at slette bevis for påvirkninger.

Et af disse få kratere vises i bunden af ​​figur 1. Det er den lette plet i form af en muldvarp med et mørkt centrum, kaldet Pwyll-krateret, til ære for den keltiske guddomme i underverdenen.

Resumé af de vigtigste fysiske egenskaber i Europa

Oversættelsesbevægelse

Europa bevæger sig rundt i Jupiter med en periode på lidt over 3 og en halv dag efter en ret cirkulær bane.

En særegenhed ved den translatoriske bevægelse af Europa er, at den er i synkron rotation med Jupiter. Derfor viser det altid det samme ansigt til planeten, ligesom månen gør med Jorden. Dette fænomen kaldes også tidevandskobling.

Figur 3. Europa viser altid det samme ansigt til Jupiter takket være den synkrone rotation. Kilde: NASA.

Tidevandskobling er kendetegnet ved det faktum, at det tager objektet på samme tid at bane rundt om det mest massive legeme - Jupiter i dette tilfælde - som det gør en komplet revolution på sin egen akse.

Forklaringen er, at himmellegemer ikke er punktmasser, men genstande med mærkbare dimensioner. Af denne grund er tyngdekraften, som Jupiter udøver på sine satellitter, ikke homogen, den er mere intens på den nærmeste side og mindre intens på ydersiden.

Dette skaber en periodisk forvrængning i Europa, som også påvirkes af tyngdekraften, der regelmæssigt udøves af de andre nærliggende galileiske måner: Ganymede og Io.

Resultatet er en forstærkning af tyngdekræfterne i et fænomen kendt som orbital resonans, da de andre måner tyngdekraften trækker på Europa med præcise tidsintervaller.

Laplace resonans

Og selvfølgelig gør Europa det samme med de andre måner og skaber en slags harmoni mellem dem alle.

De gensidige tungemåls gensidige effekter kaldes Laplace-resonansen efter dens opdager, den franske matematiker og astronom Pierre Simon de Laplace i 1805.

Der er flere slags resonans i fysik. Dette er en sjælden resonans, hvor de tre månes omdrejningsperioder er i et forhold på 1: 2: 4. Enhver kraft, der udøves på et af medlemmerne af dette system, overføres til de andre via gravitationsinteraktion.

Figur 4. Animation af orbitalresonansen mellem de galileiske satellitter. Kilde: Wikimedia Commons. Bruger: Matma Rex / Public domain.

Derfor er tidevandskræfterne, der gør hele Europa, udsat for lugs og kompressioner, der stammer fra den ovenfor beskrevne opvarmning. Og det får Europa også til at have et hav af flydende vand inde.

Roterende bevægelse

Europa har en roterende bevægelse omkring sin egen akse, som, som vi har sagt, har samme varighed som omløbstiden, takket være den tidevandskobling, den har med Jupiter.

Sammensætning

De samme elementer er til stede i Europa som på Jorden. I atmosfæren er der ilt, jern og silikater er i kernen, mens vand, det mest slående stof, optager laget under skorpen.

Vandet under Europa er rig på mineralske salte, såsom natriumchlorid eller almindeligt salt. Tilstedeværelsen af ​​magnesiumsulfat og svovlsyre kan delvis forklare de rødlige linjer, der krydser satellitoverfladen.

Det menes også, at der i Europa er tholiner, organiske forbindelser, der dannes takket være ultraviolet stråling.

Tholins er udbredt i iskolde verdener som Europa og Saturns måne Titan. Der kræves kul, nitrogen og vand for at danne dem.

Intern struktur

Den indre struktur i Europa svarer til Jorden, da den har en kerne, en mantel og en skorpe. Dens densitet sammen med den for Io er højere end for de to andre galileiske måner, hvilket indikerer et højere silikatindhold.

Figur 5. Intern struktur af de fire galileiske måner i henhold til teoretiske modeller. Kilde: Kutner, M. Astronomi: et fysisk perspektiv.

Kernen i Europa er ikke lavet af smeltet metal (i modsætning til Io), hvilket antyder, at vandet under skorpen har et højt mineralindhold, da magnetismen i Europa kommer fra samspillet mellem en god leder, såsom vand med salte og Jupiters intense magnetfelt.

Radioaktive elementer bugner i den stenede mantel, der udsender energi, når de henfalder og udgør en anden kilde til indre varme for Europa, bortset fra tidevandsopvarmning.

Det yderste lag vand, delvis frosset og delvis flydende, anslås at være 100 km tykt i nogle områder, skønt andre hævder, at det kun er ca. 200 m.

Under alle omstændigheder er eksperter enige om, at mængden af ​​flydende vand i Europa kan være dobbelt så meget, som der er på Jorden.

Det antages også, at der er søer i isskorpens spalter, som antydet i figur 6, som også kan have liv.

Den iskolde overflade får kontinuerlig interaktion med ladede partikler sendt fra de joviske strålingsbælter. Jupiters stærke magnetisme fremskynder elektriske ladninger og giver dem energi. Partiklerne når således overfladen is og fragmenterer vandmolekylerne.

Der frigives tilstrækkelig energi i processen, nok til at danne de glødende gasskyer omkring Europa, som Cassini-sonden observerede, da den satte kurs mod Saturn.

Figur 6. Europas interne struktur i henhold til de modeller, der er oprettet med de tilgængelige oplysninger. Kilde: Wikimedia Commons.

geologi

Ubemandede missioner har givet et væld af oplysninger om Europa, ikke kun i de mange billeder i høj opløsning, de sendte af overfladen, men også på grund af Europas tyngdepåvirkninger på rumfartøjer.

Billederne afslører en meget lys gul overflade, blottet for mærkbare landformer, såsom høje bjerge eller bemærkelsesværdige kratre, i modsætning til andre galileiske satellitter.

Men det, der er mest slående, er netværket af skinnende linjer, der kontinuerligt krydser hinanden, og som vi tydeligt ser i figur 1.

Forskere mener, at disse linjer stammer fra dybe sprækker i isen. Set nærmere, linierne har en mørk kant med en lysere central stribe, der menes at være produktet af store gejsere.

Figur 7. Geysere fra Europa set af Hubble. Kilde: NASA.

Disse ruvende dampkolonner (plumes), der er flere kilometer høje, består af varmere vand, der stiger op fra det indre gennem sprækkerne, som rapporteret af observationer fra Hubble-rumteleskopet.

Nogle analyser afslører de spor, der er efterladt af vand med et højt mineralindhold og derefter fordampet.

Det er muligt, at under Europas skorpe er der subduktionsprocesser, som de forekommer på Jorden, hvor tektoniske plader konvergerer ved kanterne og bevæger sig i forhold til hinanden i såkaldte subduktionszoner.

Men i modsætning til Jorden, er plader lavet af is, der bevæger sig over flydende hav, snarere end magma, som det gør på Jorden.

Europas mulige levedygtighed

Mange eksperter er overbeviste om, at Europas oceaner kan indeholde mikrobielt liv, da de er rige på ilt. Derudover har Europa en atmosfære, skønt tynd, men med tilstedeværelsen af ​​ilt, et element, der er nødvendigt for at opretholde liv.

En anden mulighed for at støtte livet er søerne, der er indkapslet i isskorpen i Europa. I øjeblikket er det antagelser, og der mangler meget mere bevis for at bekræfte dem.

Der tilføjes fortsat noget bevis for at styrke denne hypotese, for eksempel tilstedeværelsen af ​​lermineraler i skorpen, som på Jorden er forbundet med organisk stof.

Og et andet vigtigt stof, der ifølge nye fund findes på overfladen af ​​Europa, er natriumchlorid eller almindeligt salt. Forskere har fundet, at bordsalt under de rådende forhold i Europa får den svagt gule farve, der ses på satellitoverfladen.

Hvis dette salt kommer fra Europas oceaner, betyder det, at de meget længe bærer lighed med de jordiske, og med det muligheden for at huse liv.

Disse fund indebærer ikke nødvendigvis, at der er liv i Europa, men hvis den bekræftes, har satellitten tilstrækkelige betingelser for dens udvikling.

Der er allerede en NASA-mission kaldet Europa Clipper, som i øjeblikket er under udvikling og kunne lanceres i de næste par år.

Blandt dens mål er undersøgelsen af ​​Europas overflade, geologien til satellitten og dens kemiske sammensætning samt bekræftelsen af ​​eksistensen af ​​havet under skorpen. Vi bliver nødt til at vente lidt længere for at finde ud af det.

Referencer

1. BBC. Hvorfor er Jupiters iskaldte måne Europa den bedste kandidat til at finde udenjordisk liv i solsystemet? Gendannes fra: bbc.com.
2. Eales, S. 2009. Planeter og planetariske systemer. Wiley-Blackwell.
3. Kutner, M. 2003. Astronomi: et fysisk perspektiv. Cambridge University Press.
4. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the new Millennium. Tredje udgave. Thomson-Brooks / Cole.
5. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Europa (måne). Gendannet fra: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Europa Clipper. Gendannet fra: es.wikipedia.org.