درخشش سطحي قمر اروپا از رازهاي آن پرده برمي‌دارد

اگر همه‌چيز طبق برنامه پيش برود، كاوشگر اروپا كليپر ناسا در سال ۲۰۲۴ پرتاب خواهد شد. هدف اين كاوشگر مطالعه قابليت حيات در اروپا، قمر يخي سياره‌ي مشتري است. اشكال بزرگ اين مأموريت وجود آب مايع زير سطح يخي قمر است. در بهترين حالت، مي‌توان اميدوار بود كه شواهدي از تركيب مواد يخي يا آبفشان‌هاي احتمالي به‌دست خواهند آمد. درنتيجه، سنجش از‌راه‌‌دور به يكي از گزينه‌هاي حياتي اين مأموريت تبديل مي‌شود. براي اين منظور، دانشمندان ناسا رفتار يخ در محيط‌ پرتشعشع اطراف مشتري را مطالعه كردند. آن‌ها متوجه شدند يخ سطح قمر اروپا در تاريكي مي‌درخشد و اين درخشش مي‌تواند اطلاعات مفيدي را درباره‌ي تركيب يخ‌هاي آن بدهد.

مكانيزم درخشش يخ‌هاي اروپا را مي‌توان تا حدودي به پوستر نور سياه (Black Light) تشبيه كرد. نور خارج از امواج طيف مرئي مولكول‌ها را برانگيخته مي‌كند و سپس انرژي اين مولكول‌ها در طيف مرئي منتشر مي‌شود. درباره‌ي قمر اروپا، انرژي برانگيختگي از نور سرچشمه نمي‌گيرد؛ بلكه ميدان‌هاي مغناطيسي مشتري به‌صورت غيرمستقيم آن را تأمين مي‌كنند. اين ميدان‌ها ذرات باردار سياره يا يكي از قمر‌هاي آن را جذب مي‌كنند و سرعت آن‌ها را افزايش مي‌دهند. بخش زيادي از مواد موجود در مناطق پرتشعشع مشتري به‌دليل فعاليت‌هاي آتشفشاني در قمرهايي مثل آيو به داخل فضا دفع مي‌شوند.

برخي از ذرات باردار با قمرهاي مشتري برخورد مي‌كنند و به انباشته‌‌شدن انرژي در مواد سطحي منجر مي‌شوند. بخشي از اين انرژي به شكل فوتون منتشر مي‌شود؛ اما پرسش اين است: انرژي فوتون‌ها از چه نوعي است و چگونه مي‌توان آن را آشكار كرد؟ مورتي گوديپاتي و برايانا هندرسون، از ناسا، همراه‌با فرد بتمن، از مؤسسه‌ي ملي استاندارد و فناوري، گرد‌هم آمدند و براي پاسخ به پرسش‌هاي يادشده آزمايش‌هايي انجام دادند: دماي يخ را تا منفي ۱۷۳ درجه‌ي سانتي‌گراد كاهش دادند و آن را با الكترون بمباران كردند. سپس تركيب‌هاي مختلف نمك را منجمد و  تغييرات آن را مطالعه كردند.

گوديپاتي و همكاران با استفاده از نمونه‌اي آبي در شرايط طيفي خاص متوجه درخشش يخ در تاريكي در طول‌موج‌هاي مرئي شدند. درخشش با توقف پرتودهي كاهش و با افزايش انرژي پرتودهي الكتروني شدت يافت. درمقابل، محلول‌هاي نمكي مانع از چنين درخششي شدند؛ اما اين تداخل به‌صورت يكسان نبود. براي مثال، سديم سولفات باعث افت سمت آبي طيف و در افزايش سمت قرمز آن شد. درحالي‌كه سديم كلرايد باعث افت كلي طيف شد، سديم كربنات فقط طيف نزديك به مادون قرمز را نشان داد. استثناي بزرگ منيزيم سولفات بود كه بخش زيادي از طيف به‌ويژه در منطقه‌ي سبز به قرمز را پوشش داد.

تفاوت بين محلول‌هاي نمكي نشان‌‌دهنده‌ي وجود ناخالصي‌هايي در تركيبي يخ اروپا و اقيانوس زير سطح آن است. پژوهشگران در مرحله‌ي اول، تصاوير تلسكوپ‌هاي زميني از بخش تاريك اروپا  را مطالعه كردند. متأسفانه اين تصاوير با درخشش پرتوهايي همراه هستند كه به گازهاي رقيق اطراف قمر اروپا برخورد كردند و اين يكي از اشكالات عكس‌برداري از زمين است؛ اما اين پرتوها براي كاوشگر آينده‌ي اروپا كليپر اشكال‌ساز نخواهند شد؛ زيرا اين كاوشگر از ميان منبع پرتوها و سطح اروپا عبور خواهد كرد.

اين مأموريت با اشكالات زيادي همراه است. براي مثال، شماري از فيلترهاي دوربين باعث مي‌شوند برخي طول‌موج‌ها با يكديگر ادغام شوند. اشكال ديگر اين است كه يخ نمونه‌هاي آزمايش از آب خالص و نمك تشكيل شدند؛ درحالي‌كه اروپاي واقعي از مجموعه‌ي مواد زيستي تشكيل شده است.

الكترون‌ها فقط پرتوهاي برخوردي به يخ نيستند و مواد مختلفي ازجمله يون‌هاي سولفور و اكسيژن و هيدروژن در ميدان مغناطيسي مشتري جابه‌جا مي‌شوند. اين يون‌ها هم به شيوه‌هاي مختلف بر يخ‌هاي اروپا تأثير مي‌گذارند. باتوجه‌به پرتاب اروپا كليپر در چند سال آينده، زمان زيادي براي تحليل و مطالعه داده‌هاي فوق باقي مانده است و مي‌توان داده‌ها را دقيق‌تر مطالعه كرد.