Izgalmas jelenség a Jupiter egyik nagy holdján

A Földön kívüli élet egyik lehetséges helyszínének a Jupiter jeges holdját, az Europát tartják. A víz szökőkútszerűen tör magasba az égitest belsejéből. Talán a gejzírekben rábukkanhatunk az ottani élet nyomaira.

Az asztrobiológusok már évtizedek óta a Földön kívüli élet egyik lehetséges helyszíneként tartják számon a Jupiter négy nagy holdjának egyikét, az Europát. Az égitestet vastag jégpáncél fedi, feltételezik, hogy alatta folyékony vízből álló óceán lehet, amely akár élőlényeknek is otthont adhat. Talán ennek az óceánnak a vize tör elő gejzírek formájában a jégkéreg alól. Legalábbis erre utalnak a Hubble-űrtávcsővel végzett legújabb megfigyelések. A gejzírekből kilövellő víz magával sodorhatja az esetleg ott létező mikroszkopikus élőlényeket is. A feltörő víz felfedezése mindenesetre megerősíti azt a hipotézis, mely szerint a hold jégpáncélja alatt hatalmas óceán terül el.

Illusztráció a Jupiterről (jobbra fent) és két nagy holdjáról. A Jupitertől balra a sárgás színű Io, a Naprendszer vulkanikusan legaktívabb égiteste. A kép nagy részét az Europa hold részlete tölti ki. A néhány kilométer vastag jégpáncél alatt folyákony vízóceán lehet, amelyben az élet is megjelenhetett. A víz időnként gejzíreken keresztül a felszínre törhet Forrás: NASA, JPL

A legújabb felfedezés a Hubble-űrtávcső (HST) felvétele alapján született. A képen a kutatók hatalmas, hidrogént és oxigént tartalmazó, vagyis minden bizonnyal vízből – pontosabban valószínűleg vízpárából – álló felhőt fedeztek fel az Europán. A felhő a hold déli pólusa környékét borítja be:

Az Europa dél pólusa környékén felfedezett kitörési felhő, amely nagy valószínűséggel vízből áll Forrás: Hubble Space Telescope, NASA, ESA

Számítások szerint az anyag 200 km magasba lövell ki a hold belsejéből, becslések szerint másodpercenként több tonna víz tör elő a felszín alól. A gejzír időszakos működésű lehet, ezért nem találták eddig a nyomát az Europáról készült felvételeken. Ha korábban is ilyen méretű kitörés következett volna be, azt észre kellett volna venni a képeken. A felfedezést nehezítette, hogy ha a kilövellő anyag teljes egészében vízpárából áll, és nem tartalmaz jégkristályokat, akkor a látható fényben végzett megfigyelésekkel nagyon nehéz kimutatni. Ez is az eddigi sikertelenség egyik oka lehet.

A mostani felfedezés Lorenz Roth (Southwest Research Institute, San Antonio, Texas) és munkatársai érdeme, akik a Hubble-űrtávcső ibolyántúli felvételeit elemezték. A felvételek 1999-ben, illetve 2012 novemberében és decemberében készültek. A kitörést a 2012. decemberi képen találták meg, és a HST felvételein 7 órán keresztül maradt látható. Az ibolyántúli fénylését az okozhatja, hogy a Jupiter erős mágneses terében mozgó, nagy energiájú töltött részecskék a vízmolekulákkal ütközve alkotóelemeikre, hidrogén- és oxigénionokra hasítják azokat. A felfedezők számítása szerint a gejzírben az anyag kilövellésének sebessége nem éri el a szökési sebességet, ezért a vízpára mintegy 20 perc alatt visszahull a hold mínusz 150 Celsius-fokos felszínére, és azonnal odafagy.

Fantáziarajz egy gejzírkitörésről az Europa felszínén Forrás: Menchaca, NASA, HST

A Jupiter körül keringő Galileo-űrszonda 1995 és 2003 között készített felvételein fedezték fel az Europát borító jégpáncélon azokat a repedéseket, amelyeken keresztül a felszín alatt feltételezett óceán vize előtörhet. Ezeken a felvételeken azonban nem találtak vízgejzírekre utaló jeleket. A kutatók arra számítanak, hogy a gejzírek akkor törnek ki nagyobb valószínűséggel, amikor a hold legtávolabb van a Jupitertől. A jelenség oka az árapályerőkben keresendő. Egyes tudósok véleménye szerint a Jupiter közelében az árapályerők inkább összepréselik a holdat, a repedések bezáródnak, míg az óriásbolygótól távolodva a szorítás lazul, a repedések megnyílhatnak. (Kétkedésre legfeljebb az adhat okot, hogy az Europa csaknem tökéletesen kör alakú pályán kering a Jupiter körül.) Annyi mindenesetre nagyon valószínű, hogy – akárcsak a másik Jupiter-hold, az Io kénvulkánjai esetében – a kilövellésért az árapályerők felelősek.

Következő lépésként a kutatóknak meg kell bizonyosodniuk a felfedezés valódiságáról. Egyesek szerint az jelentene megdönthetetlen bizonyítékot, ha infravörösben is sikerülne az érdekes jelenség nyomára bukkanni. Erre hamarosan sor kerülhet, mert a közeljövőben a Hubble-űrtávcsővel meg fogják figyelni az Europát, amint elhalad a Jupiter korongja előtt. Néhány évvel ezelőtt egyébként a Cassini-űrszondának köszönhetően a Szaturnusz Enceladus nevű holdján fedeztek fel vízgejzíreket, azok azonban másodpercenként egy nagyságrenddel kevesebb anyagot dobnak ki, mint az Europa most felfedezett gejzírje. Egyes asztrobiológusok az Enceladust az Europánál kevésbé tartják alkalmasnak az élet hordozására, bár más kutatók optimistábban tekintenek a távoli holdon az élet lehetőségére.

Az új felfedezés nyomán az Europa még az eddiginél is érdekesebb célpontnak ígérkezik a jövő küldetései számára. Az Egyesült Államokban azonban az Europa űreszközökkel történő vizsgálatát célzó tervek nem nyerték el a NASA finanszírozását. Egyelőre csak fontolgatják az Europa Clipper küldetés megvalósítását. Az új felfedezés nyomán a szondát tervező kutatók olyan berendezéssel egészítenék ki a szonda mérőműszereit, amely mintát venne a kitörések anyagából, és elemezné azt. Sajnos a szonda becsült költségvetése kétmilliárd dollár, ezért megfigyelők nem sok esély látnak a megvalósulására. Úton van viszont a Jupiter felé a NASA Juno űrszondája, amely 2016-tól az óriásbolygó körül kering, fő tudományos célja azonban a Jupiter, nem pedig a holdak vizsgálata.

A Galileo-űrszonda felvétele az Europáról Forrás: Galileo, NASA

Valamivel jobb a helyzet Európában. Az Európai Űrügynökség következő évtizedre tervezett legnagyobb tudományos küldetése, a JUICE (Jupiter Icy moons Explorer) éppen a Jupiter jeges holdjait veszi célba. A küldetés szépséghibája, hogy indítását 2022-re tervezik, de a szonda csak 2030-ban érkezne meg a Jupiterhez. Az eredményekre tehát még csaknem két évtizedig várhatunk.

Az Egyesült Államokban az Ann Arbor-i Michigan Egyetemen Benjamin Longmier és munkatársai CubeSat kategóriájú nanoműholdakhoz terveznek olyan xenonhajtóművet, amellyel az apró eszközök akár a Jupiterig eljuthatnak. A kis műholdak akár a kilövellő csóvákba is belerepülhetnének. Ez a küldetés is a jövő zenéje, mert a fejlesztők szerint az erre alkalmas xenonhajtómű három-öt éven belül készülhet el.