Europa, kalın buz tabakası sayesinde güneş sistemimizdeki en pürüzsüz katı nesnedir. Ancak Jüpiter’in dördüncü en büyük uydusu, şık dış görünümünün altında sırlar barındırıyor gibi görünüyor: dünya dışı yaşam için merak uyandıran potansiyele sahip derin, tuzlu bir okyanus.
Bu okyanus, önümüzdeki iki yıl içinde Jüpiter’e fırlatılacak iki ayrı yörünge görevi de dahil olmak üzere, Avrupa’yı bilimsel keşif için birincil hedef haline getiriyor. Ve herhangi bir sondanın gelmesi birkaç yıl alacak olsa da, bilim adamları teleskop gözlemlerinden, önceki sonda uçuşlarından, laboratuvar deneylerinden ve bilgisayar simülasyonlarından bilgi toplayarak Europa’ya başka şekillerde ışık tutuyorlar.
Caltech’in ABD’deki Jet Tahrik Laboratuvarı (JPL) ve Japonya’daki Hokkaido Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yeni bir çalışmada, Avrupa’nın daha az bilinen bir özelliğini incelemek için NASA süper bilgisayarlarını kullandılar: Buzlu kabuk neden içeriden daha hızlı dönüyor?
Araştırmalarına göre, yüzeyin senkronize olmayan dönüşüne aşağıdan iten okyanus akıntıları neden olabilir. Bu büyük bir keşif, şu anda Oxford Üniversitesi’nde olan baş yazar ve JPL araştırmacısı Hamish Hay’i açıklıyor; orada neler olup bittiğine dair yeni ipuçları verebilecek bir açıklamadır. Hay, “Bundan önce, laboratuvar deneyleri ve modelleme yoluyla, Europa’nın okyanuslarının ısınmasının ve soğumasının akıntılara neden olabileceği biliniyordu” diyor. “Şimdi sonuçlarımız, okyanus ile buz kabuğunun dönüşü arasında daha önce hiç düşünülmemiş bir ilişkiyi vurguluyor.”
Buzlu kabuk Europa’nın okyanusunda yüzer, böylece okyanus, kayalık iç kısım ve metalik çekirdek dahil olmak üzere ayın geri kalanından bağımsız olarak dönebilir. Bilim adamları uzun zamandır bundan şüpheleniyorlar, ancak kabuğun dönüşünü yöneten kuvvetler gizemli.
Europa, güçlü yerçekimi nedeniyle Ay’ı deforme eden Jüpiter’in gelgit yayına tabidir. Bu muazzam çekişme, Europa’nın buz tabakasında çatlaklara neden oluyor ve muhtemelen manto ve çekirdekten gelen ısının bir kısmını serbest bırakıyor.
Radyoaktif bozunma tarafından salınan termal enerji ile birlikte, Europa’nın bağırsaklarından gelen bu ısının, ocakta ısıtılan bir tencere su gibi okyanus boyunca donmuş yüzeye yükseldiğine inanılıyor.
Europa’nın dönüşü ve diğer faktörlerle birleştiğinde, bu dikey sıcaklık gradyanı oldukça güçlü okyanus akıntılarını besliyor olmalı.
Ve çalışmanın tahminlerine göre, bu akımlar küresel buz tabakasını yukarı kaldıracak kadar güçlü olabilir. Kabuğun tam olarak ne kadar kalın olduğunu kimse bilmiyor, ancak tahminler 15 ila 25 kilometre (15 mil) arasında değişiyor.
Bilim adamları, Europa’nın buzlu kabuğunun muhtemelen kendi kendine döndüğünü bilmelerine rağmen, itici güç olarak Jüpiter’in yerçekimine odaklandılar.
NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan çalışmanın ortak yazarı ve Europa Clipper proje bilimcisi Robert Pappalardo, “Okyanusun dolaşımında meydana gelenlerin buz kabuğunu etkilemeye yetmesi benim için tamamen beklenmedikti. Bu büyük bir sürprizdi” dedi.
“Ve Europa’nın yüzeyinde gördüğümüz çatlakların ve sırtların aşağıdaki okyanusun dolaşımıyla ilgili olabileceği fikri – jeologlar genellikle ‘Belki okyanus yapıyor’ diye düşünmezler” diye ekliyor. Araştırmacılar, Dünya’daki okyanusları modellemek için kullanılan teknikleri kullanarak Europa’nın karmaşık okyanus simülasyonlarını oluşturmak için NASA süper bilgisayarlarını kullandılar.
Bu modeller, Europa’nın su sirkülasyonunun ayrıntılarını, bu modellerin okyanusun ısınması ve soğumasından nasıl etkilendiği de dahil olmak üzere daha derine inmelerini sağladı.
Çalışmanın ana odak noktası sürükleme veya okyanusun buzu üzerine iten yatay kuvvetiydi. Araştırmacılar, sürüklemeyi simülasyonlarına dahil ederek, daha hızlı akıntılardan bazılarının Europa’nın buz tabakasının dönüşünü hızlandırmaya veya yavaşlatmaya yetecek kadar sürükleme oluşturabileceğini buldular. Bu etki akıntının hızına bağlı olsa da araştırmacılar Europa’nın iç ısınmasının zamanla değişebileceğini belirtiyor. Bu, okyanus akıntılarının hızında karşılık gelen bir değişikliğe yol açabilir ve bu da buz tabakasının daha hızlı veya daha yavaş dönmesine neden olur.
Araştırmacılar, bu araştırmanın sadece Europa’yı anlamamıza yardımcı olmayacağını, aynı zamanda yüzey özelliklerinin altında saklı sular hakkında ipuçları sağlayabileceği diğer okyanus dünyalarına da uygulanabileceğini belirtiyor. Hay, “Artık iç okyanusların bu cisimlerin yüzeyiyle olası bağlantısını bildiğimize göre, onların jeolojik tarihi ve Avrupa tarihi hakkında daha fazla şey öğrenebiliriz” diyor.
Nisan 2023 için planlanan ESA’nın Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), Jüpiter’in üç büyük okyanus uydusu olan Ganymede, Callisto ve Europa’yı keşfetme yolculuğuna başlayacak. 2024’ün sonunda NASA, ayın potansiyel yaşanabilirliğini incelemek için yaklaşık 50 uçuş yapacak olan Europa Clipper yörünge aracını fırlatmayı planlıyor. Yeni çalışmanın yazarlarına göre, Europa’nın buz tabakasının ne kadar hızlı döndüğünü bile doğru bir şekilde ölçebilir.