Crédito de imagem: NASA
Há evidências de que Europa, uma das luas de Júpiter, tem um oceano de água coberto por uma camada de gelo. Agora, os cientistas estão especulando sobre a espessura do gelo, medindo o tamanho e a profundidade de 65 crateras de impacto na superfície da lua - pelo que eles sabem, são 19 km. A espessura do gelo de Europa terá um impacto na possibilidade de encontrar vida lá: muito espessa e a luz do sol terá problemas para atingir organismos fotossintéticos.
Mapeamento detalhado e medições de crateras de impacto nos grandes satélites gelados de Júpiter, relatados na edição de 23 de maio de 2002 da revista Nature, revelam que a concha de gelo flutuante de Europa pode ter pelo menos 19 quilômetros de espessura. Essas medidas, feitas pelo cientista da equipe e geólogo Dr. Paul Schenk, do Instituto Lunar e Planetário de Houston, indicam que cientistas e engenheiros terão que desenvolver meios novos e inteligentes de procurar vida no mundo congelado com um interior quente.
O grande debate sobre a Europa Pizza: “massa fina ou massa grossa?”
As evidências geológicas e geofísicas do Galileo apóiam a idéia de que um oceano de água líquida existe abaixo da superfície gelada da Europa. O debate agora centra-se na espessura dessa concha gelada. Um oceano pode derreter através de uma fina concha de gelo, com apenas alguns quilômetros de espessura, expondo a água e qualquer coisa que nade à luz solar (e radiação). Uma fina camada de gelo pode derreter, expondo o oceano à superfície e concedendo fácil acesso de organismos fotossintéticos à luz solar. Uma concha espessa de gelo com dezenas de quilômetros de espessura dificilmente derreterá.
Por que a espessura da casca gelada de Europa é importante?
A espessura é uma medida indireta de quanto aquecimento da maré Europa está recebendo. O aquecimento das marés é importante para estimar a quantidade de água líquida em Europa e se existe vulcanismo no fundo do mar, mas deve ser derivada; não pode ser medido. A nova estimativa de 19 km de espessura é consistente com alguns modelos de aquecimento de marés, mas requer muito estudo adicional.
A espessura é importante porque controla como e onde o material biologicamente importante no oceano de Europa pode se mover para a superfície ou voltar ao oceano. A luz do sol não pode penetrar mais do que alguns metros na concha gelada; portanto, os organismos fotossintéticos precisam de fácil acesso à superfície de Europa para sobreviver. Mais sobre este assunto mais tarde.
A espessura também determinará, em última análise, como podemos explorar o oceano de Europa e procurar evidências de qualquer vida ou química orgânica na Europa. Não podemos perfurar ou provar o oceano diretamente através de uma crosta tão espessa e devemos desenvolver maneiras inteligentes de procurar material oceânico que possa ter sido exposto na superfície.
Como estimamos a espessura da concha de gelo de Europa?
Este estudo de crateras de impacto nos grandes satélites gelados da Galiléia da Europa baseia-se na comparação da topografia e morfologia da cratera de impacto na Europa com as dos satélites gelados irmãos Ganymede e Callisto. Mais de 240 crateras, 65 delas na Europa, foram medidas pelo Dr. Schenk usando análise estéreo e topográfica de imagens obtidas da sonda Voyager e Galileo da NASA. Atualmente, Galileu está orbitando Júpiter e caminhando em direção a sua queda final em Júpiter no final de 2003. Embora se acredite que Ganimedes e Calisto tenham oceanos de água líquida dentro, eles também são inferidos como bastante profundos (aproximadamente 100 a 200 quilômetros). Isso significa que a maioria das crateras não será afetada pelos oceanos e pode ser usada para comparação com Europa, onde a profundidade do oceano é incerta, mas provavelmente muito mais rasa.
A estimativa da espessura da concha de gelo de Europa é baseada em duas observações principais. A primeira é que as formas das crateras maiores de Europa diferem significativamente das de crateras de tamanhos semelhantes em Ganimedes e Calisto. As medidas do Dr. Schenk mostram que as crateras com mais de 8 quilômetros de diâmetro são fundamentalmente diferentes das de Ganímedes ou Calisto. Isto é devido ao calor da parte inferior da casca de gelo. A força do gelo é muito sensível à temperatura e o gelo quente é macio e flui rapidamente (pense em geleiras).
A segunda observação é que a morfologia e a forma das crateras na Europa mudam drasticamente à medida que os diâmetros das crateras ultrapassam ~ 30 quilômetros. Crateras com menos de 30 quilômetros têm várias centenas de metros de profundidade e possuem aros e elevações centrais reconhecíveis (esses são os recursos padrão das crateras de impacto). Pwyll, uma cratera de 27 quilômetros de diâmetro, é uma das maiores dessas crateras.
Crateras na Europa com mais de 30 quilômetros, por outro lado, não têm aros ou elevações e têm expressão topográfica insignificante. Em vez disso, eles são cercados por conjuntos de vales e sulcos concêntricos. Essas mudanças na morfologia e na topografia indicam uma mudança fundamental nas propriedades da crosta gelada da Europa. A mudança mais lógica é de sólido para líquido. Os anéis concêntricos nas grandes crateras Europan provavelmente se devem ao colapso total do piso da cratera. À medida que o buraco originalmente profundo da cratera entra em colapso, o material subjacente à crosta gelada entra rapidamente para preencher o vazio. Esse material irritante arrasta a crosta sobreposta, fraturando-a e formando os anéis concêntricos observados.
De onde vem o valor de 19 a 25 quilômetros?
Crateras de impacto maiores penetram mais profundamente na crosta de um planeta e são sensíveis às propriedades nessas profundidades. Europa não é excepção. A chave é a mudança radical na morfologia e no formato a aproximadamente 30 quilômetros de diâmetro da cratera. Para usar isso, precisamos estimar o tamanho da cratera original e a profundidade da camada líquida antes que ela possa afetar o formato final da cratera de impacto. Isso é derivado de cálculos numéricos e experimentos de laboratório em mecânica de impacto. Este? Modelo de colapso de cratera? é então usado para converter o diâmetro de transição observado em uma espessura para a camada. Portanto, crateras com 30 quilômetros de largura estão detectando ou detectando camadas de 19 a 25 quilômetros de profundidade.
Quão certas são essas estimativas da espessura da casca de gelo de Europa?
Há alguma incerteza na espessura exata usando essas técnicas. Isso se deve principalmente a incertezas nos detalhes da mecânica de crateras de impacto, que são muito difíceis de duplicar em laboratório. As incertezas provavelmente estão apenas entre 10 e 20%, no entanto, para que possamos ter certeza razoável de que a concha de gelo de Europa não tem alguns quilômetros de espessura.
A casca de gelo poderia ter sido mais fina no passado?
Há evidências na topografia da cratera de que a espessura do gelo em Ganímedes mudou com o tempo e o mesmo pode ser verdade para Europa. A estimativa para a espessura da casca de gelo de 19 a 25 quilômetros é relevante para a superfície gelada que vemos agora na Europa. Estima-se que essa superfície seja de 30 a 50 milhões de anos ou mais. A maioria dos materiais de superfície mais antigos que isso foram destruídos pelo tectonismo e pelo recapeamento. Essa crosta gelada mais antiga poderia ter sido mais fina que a crosta de hoje, mas atualmente não temos como saber.
A casca de gelo na Europa poderia ter manchas finas agora?
As crateras de impacto que Schenk estudou estavam espalhadas pela superfície de Europa. Isso sugere que a concha de gelo é espessa por toda parte. Pode haver áreas locais onde a concha é fina devido ao maior fluxo de calor. Mas o gelo na base da concha é muito quente e, como vemos nas geleiras aqui na Terra, o gelo quente flui rapidamente. Como resultado, existem buracos? na casca de gelo de Europa será preenchida rapidamente pelo fluxo de gelo.
Uma casca de gelo espessa significa que não há vida em Europa?
Não! Dado o pouco que sabemos sobre as origens e condições da vida na Europa, a vida ainda é plausível. A provável presença de água sob o gelo é um dos principais ingredientes. Uma espessa concha de gelo torna a fotossíntese altamente improvável em Europa. Os organismos não teriam acesso rápido ou fácil à superfície. Se os organismos dentro da Europa podem sobreviver sem luz solar, a espessura da concha é de importância secundária. Afinal, os organismos se dão muito bem no fundo dos oceanos da Terra, sem luz solar, sobrevivendo com energia química. Isso pode ser verdade na Europa, se é possível que os organismos vivos se originem nesse ambiente em primeiro lugar.
Também a concha de gelo de Europa poderia ter sido muito mais fina em um passado distante, ou talvez não existisse em algum momento e o oceano estivesse exposto nu ao espaço. Se isso fosse verdade, uma variedade de organismos poderia evoluir, dependendo da química e do tempo. Se o oceano começasse a congelar, os organismos sobreviventes poderiam evoluir para qualquer ambiente que lhes permitisse sobreviver, como vulcões no fundo do oceano (se os vulcões se formarem).
Podemos explorar a vida na Europa se a casca de gelo for grossa?
Se a crosta é realmente tão espessa, então não é possível perfurar ou derreter no gelo com robôs amarrados! No entanto, podemos procurar a química orgânica do oceano ou a vida em outros locais. O desafio será que elaboremos uma estratégia inteligente para explorar a Europa que não contaminará o que existe e ainda assim o encontrará. A perspectiva de uma espessa concha de gelo limita o número de locais prováveis onde podemos encontrar material oceânico exposto. Muito provavelmente, o material oceânico terá que ser incorporado como pequenas bolhas ou bolsas ou como camadas de gelo que foram trazidas à superfície por outros meios geológicos. Três processos geológicos poderiam fazer isso:
1. As crateras de impacto escavam o material crustal da profundidade e o lançam para a superfície, onde podemos buscá-lo (50 anos atrás, podíamos pegar fragmentos de meteorito de ferro nos flancos da Cratera de Meteor no Arizona, mas a maioria já foi encontrada até agora ) Infelizmente, a maior cratera conhecida na Europa, Tyre, escavou material de apenas 3 quilômetros de profundidade, sem profundidade suficiente para se aproximar do oceano (devido à geometria e mecânica, as crateras escavam da parte superior da cratera, não da parte inferior). Se uma bolsa ou camada de material oceânico for congelada na crosta em profundidade rasa, ela poderá ser amostrada por uma cratera de impacto. De fato, o piso de Tiro possui uma cor ligeiramente mais alaranjada que a crosta original. No entanto, cerca de metade da Europa foi bem vista por Galileu, então uma cratera maior pode estar presente no lado mal visto. Teremos que voltar para descobrir.
2. Há fortes evidências de que a concha gelada de Europa é um pouco instável e tem (ou está) se convocando. Isso significa que bolhas de material crustal profundo sobem em direção à superfície, onde às vezes são expostas como cúpulas com vários quilômetros de largura (pense em Lava Lamp, exceto que as bolhas são material sólido e macio como Silly Putty). Qualquer material oceânico embutido na crosta inferior pode então ser exposto à superfície. Esse processo pode levar milhares de anos e a exposição à radiação letal de Júpiter seria hostil, para dizer o mínimo! Mas pelo menos poderíamos investigar e provar o que resta para trás.
3. Ressurgimento de grandes áreas da superfície de Europa, onde a concha gelada literalmente se rompeu e se separou. Essas áreas não estão vazias, mas foram preenchidas com novo material a partir de baixo. Essas áreas não parecem ter sido inundadas pelo material oceânico, mas pelo gelo quente e macio do fundo da crosta. Apesar disso, é muito possível que material oceânico possa ser encontrado dentro desse novo material crustal.
Nosso entendimento da superfície e da história de Europa ainda é muito limitado. Podem ocorrer processos desconhecidos que tragam material oceânico para a superfície, mas apenas um retorno a Europa dirá.
O que vem depois da Europa?
Com o cancelamento recente de um Europa Orbiter proposto devido a excedentes de custos, este é um bom momento para reexaminar nossa estratégia para explorar o oceano de Europa. Submarinos amarrados e sondas de perfuração profunda são pouco práticos em uma crosta tão profunda, mas os pousadores de superfície podem ser muito importantes, no entanto. Antes de enviarmos uma sonda para a superfície, devemos enviar uma missão de reconhecimento, tanto na órbita de Júpiter quanto na Europa, para procurar exposições de material oceânico e pontos finos na crosta, e para descobrir os melhores locais de aterrissagem. Tal missão usaria recursos de mapeamento infravermelho amplamente aprimorados para identificação de minerais (afinal, os instrumentos Galileo têm quase 25 anos). Instrumentos estéreo e laser seriam usados para mapeamento topográfico. Juntamente com os estudos de gravidade, esses dados podem ser usados para procurar regiões relativamente finas da crosta gelada. Por fim, Galileu observou menos da metade da Europa em resoluções suficientes para o mapeamento, incluindo crateras de impacto. Crateras neste hemisfério mal visto, por exemplo, poderiam indicar se a concha de gelo de Europa era mais fina no passado.
Um Lander para a Europa?
Um sonda com um sismômetro poderia ouvir os tremores de europa gerados pelas forças de maré diárias exercidas por Júpiter e Io. As ondas sísmicas podem ser usadas para mapear com precisão a profundidade do fundo da concha de gelo e possivelmente do fundo do oceano. Os analisadores químicos a bordo pesquisariam moléculas orgânicas ou outros rastreadores biológicos e, potencialmente, determinariam a química dos oceanos, um dos indicadores fundamentais das perspectivas de Europa como "habitado". planeta. Provavelmente, um módulo de aterrissagem precisaria perfurar vários metros para atravessar a zona de danos causados pela radiação na superfície. Somente depois que essas missões estiverem em andamento é que podemos começar a verdadeira exploração desta tentadora lua do tamanho de um planeta. Parafraseando Monty Python, "ainda não está morto!"
Fonte original: USRA News Release
