İnsanoğlunun varoluşunun büyük bir kısmı boyunca Dünya, görünüşe göre diğer kozmik adalardan farklı olarak, okyanuslarla kaplı olduğu bilinen tek dünyaydı.

Ancak 1979'da NASA'nın iki Voyager uzay aracı Jüpiter'in yanından geçti. Donmuş bir bölge olan uydusu Europa, oyuklar ve çatlaklarla süslenmişti; bu da yüzeyinin altında dinamik bir şeyin olabileceğine işaret ediyor.

"Voyager'dan sonra insanlar Europa'nın tuhaf bir yer olduğundan ve bir okyanusa sahip olabileceğinden şüpheleniyorlardı" dedi Francis Nimmo, Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz'da bir gezegen bilimcisi.

Daha sonra 1996 yılında NASA'nın Galileo uzay aracı Europa'nın yanından geçti ve içeriden gelen tuhaf bir manyetik alan tespit etti. "Ne olduğunu anlayamadık" dedi Margaret KivelsonLos Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nde uzay aracının manyetometresinden sorumlu uzay fizikçisi. Sonunda, o ve ekibi, Jüpiter'in muazzam manyetik alanına tepki olarak elektriksel olarak iletken bir sıvının (ayın içindeki bir şeyin) sarsıldığını fark etti. Kivelson, "Mantıklı olan tek şey, buz yüzeyinin altında erimiş sıvı bir kabuk olup olmadığıydı" dedi.

2004 yılında NASA'nın Cassini uzay aracı Satürn'e ulaştı. Satürn'ün küçük uydusu Enceladus'u gözlemlediğinde, buzlu tüyler Ay'ın güney kutbundaki geniş uçurumlardan patlıyor. Ve Cassini bu çıkışlardan uçtuğunda, kanıtlar şüphe götürmezdi; bu, uzaya şiddetle kanayan tuzlu bir okyanustu.

Artık Dünya'nın okyanusları artık benzersiz değil. Onlar çok tuhaf. Gezegenimizin güneşli yüzeyinde var olurken, dış güneş sisteminin denizleri buzun altında ve karanlığa gömülmüş durumda. Ve bu yeraltı sıvı okyanusları güneş sistemimiz için bir istisna değil, kural gibi görünüyor. Europa ve Enceladus'un yanı sıra buzla kaplı okyanuslara sahip başka uyduların da var olduğu neredeyse kesindir. Bir uzay aracı filosu önümüzdeki on yılda bunları ayrıntılı olarak keşfedecek.

Bütün bunlar bariz bir paradoksa yol açıyor. Bu aylar, güneş sistemimizin buz gibi bölgelerinde milyarlarca yıldır varlığını sürdürüyor; bu süre, yaratılışlarından kalan ısının çok uzun zaman önce uzaya kaçmasına yetecek kadar uzun. Yeraltı denizlerinin şimdiye kadar katı buz olması gerekir. Peki, güneşin sıcaklığının bu kadar ötesinde yörüngede dönen bu aylarda nasıl oluyor da bugün hâlâ okyanuslar olabiliyor?

Giderek artan kanıtlar, sıvı su okyanuslarını milyarlarca yıl boyunca sürdürmenin birden fazla yolu olabileceğini gösteriyor. Bu tariflerin kodunu çözmek, yaşamın evrende ortaya çıkmasının ne kadar kolay veya zahmetli olduğunu belirleme arayışımızı hızlandırabilir. Yeni analiz edildi eski uzay aracından verilerartı NASA'nın son gözlemleri Juno uzay aracı ve James Webb Uzay Teleskobu, bu sıcak okyanusların biyolojiye faydalı kimya içerdiğine ve yaşamın potansiyel olarak ev diyebileceği tek yerin iç güneş sistemi olmadığına dair artan kanıtlara katkıda bulunuyor.

Bu okyanus ayları aynı zamanda daha büyük bir olasılık da sunuyor. Ilıman, potansiyel olarak yaşanabilir okyanuslar, gezegen oluşumunun kaçınılmaz bir sonucu olabilir. Bir gezegenin ve uydularının yıldızlarının nükleer ateşinden ne kadar uzakta olduğu önemli olmayabilir. Ve eğer bu doğruysa, Dünya'nın ötesinde yaşam arayışımızda keşfedebileceğimiz manzaraların sayısı neredeyse sınırsız.

"Buzlu ayların altındaki okyanuslar tuhaf ve ihtimal dışı görünüyor" dedi Steven VanceNASA'nın Jet Propulsion Laboratuvarı'nda astrobiyolog ve jeofizikçi olan Dr.

Ancak yine de bu yabancı denizler, meydan okurcasına, sıvı halde kalıyor.

Aynalarla Sarılmış Bir Okyanus

Bilim insanları, Jüpiter ve Satürn'ün etrafında dönen bir avuç uydunun ve hatta Uranüs ve Neptün'ün etrafında dönen bazı uyduların okyanusları barındırdığından şüpheleniyor. İri Ganymede ve kraterlerle dolu Callisto, zayıf, Avrupa benzeri manyetik sinyaller üretiyor. Satürn'ün pusla kaplı Titan'ında da büyük olasılıkla sıvı su içeren bir yüzey altı okyanusu vardır. Bunlar "topluluktaki çoğu bilim insanının oldukça emin hissettiği beş kişidir" dedi Mike SoriPurdue Üniversitesi'nde gezegen bilimci.

Şu ana kadar okyanusla ilgili kesin olan tek şey Enceladus'tur. "Bu hiç akıllıca değil" dedi Carly HowettOxford Üniversitesi'nde gezegen bilimci.

1980'lerde bazı bilim insanları Enceladus'un tüyleri olduğundan şüpheleniyordu; Satürn'ün E halkası o kadar temiz ve parlaktı ki, muhtemelen uydularından birinden gelen bir şey uzaya sızıyor ve onu sürekli yeniliyor olmalı. Cassini nihayet gezegeni süsleyen büyünün eyleme geçtiğine tanık olduktan sonra, bilim adamları kısaca ayın güney kutup tüylerinin, güneş ışığının ay kabuğundaki buzu buharlaştırmasının işi olup olmadığını sorguladılar; ısıtıldığında, belki de güneş ışığıyla biraz kuru buzun kaynaması gibi.

Nimmo, "Bir süredir okyanusun olması gerekip gerekmediğine dair bir tartışma vardı" dedi. "Gerçekten çivilenen şey, [Cassini] dumanın içinden uçup tuzu, yani sodyum klorürü bulmasıydı. Bu bir okyanus.” Bu dumanların daha küçük ve daha izole bir denizden püskürme ihtimali hâlâ mevcuttu. Ancak Cassini'nin daha sonraki gözlemleri, Enceladus'un kabuğunun ileri geri sallandığını ve bunun Ay'ın iç kısmından küresel bir okyanusla ayrılmış olması gerektiğini ortaya çıkardı.

Bu bulutların aynı zamanda derin deniz hidrotermal havalandırma faaliyetinin işaretleri olan hidrojen ve kuvarsı da dışarı pompaladığı belirtildi. Frank PostbergBerlin Özgür Üniversitesi'nde gezegen bilimci. Dünya üzerinde bu tür menfezler, güneş ışığının ulaşamayacağı yerlerde var olan ekosistemlere (bilim adamlarının bir zamanlar fotosentetik olarak bağımlı dünyamızda var olamayacağını düşündüğü organizma topluluklarına) güç sağlamak için gereken ısıyı ve kimyayı üretiyor.

Peki bütün bir okyanusu ısıtacak kadar güçlü bir havalandırma sistemine güç veren şey ne olabilir? Başka bir ay - bu ateşli türden biri - bu ipuçlarını sağlayabilirdi.

Ebedi, Cehennem Gelgitleri

Haziran 1979'da, Voyager 2'nin Europa'ya yakın uçuşundan bir ay önce, bilim insanları açıkladı Voyager 1'in, Io'nun üzerinde uzaya doğru yükselen devasa, şemsiye şeklindeki tüyleri - birkaç volkanın patlayan parmak izlerini - gördüğünü söyledi.

Bu gözlem kafa karıştırıcı olmalıydı: Volkanizma dahili bir ısı kaynağı gerektirir ve diğer buzlu uydular gibi Io da közden başka bir şey olmamalıydı. Ancak birkaç ay önce bağımsız bir bilim insanı ekibi doğru bir şekilde tespit etmişti. tahmin Io'nun hiperaktif bir volkanik dünya olabileceği.

Tahminlerini şuna dayandırdılar: yörünge dansı Jüpiter'in en büyük uydularından. Io'nun tamamladığı her dört yörünge için Europa iki, Ganymede ise bir tane yapar. Rezonans olarak bilinen bu yörünge konfigürasyonu, Io'nun ileri geri sallanmasına neden olarak yörüngesini eliptik hale getirir. Io, Jüpiter'e yaklaştığında gezegenin yerçekimi onu daha yoğun bir şekilde çeker. Uzaklaştığında Jüpiter'in çekişi daha zayıftır. Bu bitmek bilmeyen çekimsel çekişme, Io'nun kayalık yüzeyini daha da güzelleştiriyor. Yukarı ve aşağı hareket et 100 metre, 30 katlı bir binayla aynı yükseklikte. Bunlar, Dünya'nınki gibi gelgitlerdir; suda değil, yalnızca katı kayada.

Bu gelgitler ay içinde ısı üreten sürtünme yaratır. Ve bu gelgit ısınması, Io'nun derinliklerindeki kayayı eritecek kadar güçlü. Nimmo, "Io'nun su okyanusu yok ama muhtemelen magma okyanusu var" dedi. (Galileo orada da ikincil bir manyetik alan algıladı. küresel erimiş kaya yeraltı rezervuarı.)

Europa ayrıca bir miktar gelgit ısınmasına da maruz kalıyor. Ancak bu gelgitlerin okyanusu ne kadar ısıttığı, ayın neresinde meydana geldiklerine bağlıdır; başka bir deyişle, okyanusu sıvı halde tutabilmek için bu ısının yeterli kısmının okyanusa ulaşması gerekiyor. Nimmo, "Gelgit ısınması buz kabuğunun kendisinde veya altındaki kayalık çekirdekte meydana gelebilir" dedi. Bilim insanları hangisinin doğru olduğunu bilmiyor; dolayısıyla gelgit ısınmasının Europa'nın sıvı iç kısmına ne kadar katkıda bulunduğunu kesin olarak söyleyemezler.

Enceladus da komşusu Dione ile yaptığı çekimsel tango nedeniyle esneyip sıkışıyor. Teorik olarak bu, ayın içini ısıtan gelgitlere neden olabilir. Ancak Dione ile rezonansının yarattığı gelgitler, en azından kağıt üzerinde, okyanusu açıklamaya yeterli görünmüyor. Sori, rakamların henüz işe yaramadığını ve üretilen ısı miktarının, güneş sisteminin doğuşundan bu yana milyarlarca yıl boyunca küresel bir okyanusu korumaya yeterli olmadığını söyledi. Belki de Europa'da olduğu gibi bilim insanları gelgitlerin Enceladus'ta nerede ısı yarattığını tam olarak bilmiyorlar.

Kafa karıştırıcı başka bir faktör de yörüngelerin astronomik zaman boyunca sabit olmamasıdır. Gezegen sistemleri geliştikçe aylar göç ediyor ve "şeyler farklı rezonanslara girip çıktıkça gelgit ısınması açılıp kapanabiliyor" dedi. david rotheryBirleşik Krallık'taki Açık Üniversite'de gezegen bilimci. Bilim adamları bunun eski dans partnerleri olabilecek iki Uranüs uydusu olan Miranda ve Ariel ile gerçekleştiğinden şüpheleniyorlar; Bu aylar sanki bir zamanlar jeolojik olarak aktifmiş gibi görünüyor ama şimdi tartışmasız dondurulmuş çekirdeklerine.

Benzer şekilde, Enceladus'un dans partneri her zaman Dione olmayabilir: Belki de Satürn'ün etrafında dönen boogie'leri daha yakın zamanda başlamış ve daha önce katı olan Ay'ı ısıtmıştı. Ancak bu senaryoyu açıklamak da zordur. Sori, "Okyanusu dondurup yeniden eritmektense etrafta tutmak ve korumak daha kolaydır" dedi. Dolayısıyla, eğer Enceladus'un okyanusunun tek sorumlusu gelgit ısınmasıysa, o zaman Ay, birkaç milyar yıldır zıplayan tecrübeli bir dansçıdır.

Şimdilik bu ayın okyanusuyla ilgili kesin olan tek şey var olduğudur. Sori, bunun nasıl ortaya çıktığı ve bugün hala nasıl olduğu "gerçekten çözülmemiş en büyük sorulardan biri" dedi. "Enceladus'u anlamak zor."

Radyoaktif Hainler 

Neyse ki, sıcak mehtaplı iç mekanlar yalnızca gelgitlere bağlı değil.

Dünyanın iç ısısının yarısı doğumundan geldi. Geri kalanı ise çürüyen radyoaktif elementlerden geliyor. Benzer şekilde, buzlu ayların kaya bakımından zengin derinlikleri, kararlı elementlere dönüşmeden ve ısı yaymayı bırakmadan önce, milyarlarca olmasa da yüz milyonlarca yıl boyunca çevrelerini pişirebilen yeterli miktarda uranyum, toryum ve potasyum radyoaktif depoları içermelidir. .

Daha büyük aylar, daha bol radyoaktif madde depolarıyla başlamış olacak. Ve belki de okyanuslarının ihtiyaç duyduğu tek şey budur. Vance, "Ganymede, Callisto ve Titan gibi daha büyük uydular için bu radyojenik faktörden dolayı bu durum kaçınılmazdır" dedi. Hatta bazı bilim adamları Plüton'un yer altı okyanusu var. Üç ay gibi, bu cüce gezegen de muhtemelen radyoaktif fırınının uzaya sızmasını yavaşlatan yeterince kalın bir kabukla yalıtılmıştır.

Ancak Enceladus gibi Lilliput uydularındaki nispeten küçük kalpler, onları milyarlarca yıl boyunca sıcak tutmaya yetecek kadar radyoaktif madde içermiyor. Bu bilmeceye tatmin edici olmayan bir çözüm, belki de Enceladus'un şanslı olduğudur: Radyoaktivite, okyanus geçmişinin erken bir bölümünü ve Dione ile dansının daha yeni bir bölümü açıklayabilir. Postberg, belki de "şu anda radyojenik ısınmanın o kadar azaldığı ve gelgit ısınmasının devreye girdiği geçiş noktasındayız" dedi.

Eğer öyleyse, belki de Enceladus evrenin bir mikrokozmosudur: gelgit ısınması ve radyoaktivitenin tesadüfi bir birleşimi. Bu, okyanus aylarının her yerde var olabileceği veya tam tersi, neredeyse hiçbir yerde bulunabileceği anlamına gelir.

Genç Okyanuslar

Alternatif olarak ve tartışmalı bir şekilde bazı bilim insanları Enceladus'un oldukça genç olabileceğini öne sürüyor.

Cassini uzay aracının topladığı tonlarca veri, Satürn'ün ikonik halkalarıyla doğmadığına dair ipuçları barındırıyor. Bunun yerine, birçok bilim adamı artık şuna ikna oldu: halkalar oluştu sadece birkaç yüz milyon yıl önce. Ay-ay şiddetini simüle etmek için süper bilgisayarları kullanan yeni araştırma, Satürn'ün halkalarının, stegosaurların Dünya'da dolaştığı dönemde iki eski uydunun çarpışması sonucu oluştuğunu öne sürüyor. Bu çarpışma Satürn'ün yörüngesini buz parçalarıyla doldurdu; birçoğu halkaları oluştururken, diğerleri mevcut uyduları parçaladı ve yenilerini yarattım. Eğer halkalar gençse Enceladus ve bir avuç uydu da genç olabilir.

"İnsanlar ayların genç olduğunu düşünmeye daha açık hale geliyor gibi görünüyor" dedi Jacob KegerreisNASA'nın Mountain View, Kaliforniya'daki Ames Araştırma Merkezi'nde araştırma bilimcisi ve son halka oluşumu çalışmasının ortak yazarı.

Bu fikri destekleyen bir gelişme olarak, bilim adamlarının Satürn'ün bazı uydularının kaç yaşında olduğunu bilmedikleri ortaya çıktı. Rothery, "Enceladus yalnızca birkaç yüz milyon ya da on milyonlarca yaşında olabilir" dedi. Eğer öyleyse, o zaman onun çılgın doğumundan gelen ısı hâlâ genç okyanus sıvısını koruyor olabilir.

Ancak genç ayların hikayesi kesin olmaktan çok uzak; pek çok kişinin sergilediği kraterlerin sayısı, ayların çok uzun zamandır güneş sisteminin tilt topu benzeri kargaşasını deneyimlemek için buralarda olduklarını gösteriyor. Nimmo, "Satürn sisteminde birkaç yüz milyon yıl önce tuhaf bir şeyin gerçekleştiğini düşünüyorum" dedi. “Fakat benim tahminim tüm uyduların 4.5 milyar yaşında olduğudur.”

Uydu Kahinleri

Galileo ve Cassini misyonları çoktan ölmüş olduğundan, bilim insanları artık umutlarını iki uzay aracına bağlıyorlar: Avrupa Uzay Ajansı'nın yakın zamanda fırlatılan Jüpiter Buzlu Aylar Gezgini ve NASA'nın henüz fırlatılmayan Europa Clipper'ı. Her ikisi de önümüzdeki on yılın başında Jüpiter'e varacak.

Bu da bizi Dünya'daki denizlerin var olduğu kozmik bağlamın yeniden tasavvur edilmesini ilk kez zorlayan ay olan Europa'ya geri getiriyor.

Ekim 2024'te uçması planlanan Clipper uzay aracının hedeflerinden biri misyonun hedef listesi) Europa'nın okyanusunun varlığını “doğrulamak” için. Nimmo, "Bu kelimeyle ilgili pek çok tartışma vardı" dedi. Clipper okyanustan başka bir şey bulabilirdi; bunun yerine erimiş su cepleriyle dolu donmuş bir deniz olabilir. Veya "ince bir altın tabakası olabilir" diye şaka yaptı Nimmo. "Orada bir okyanus olduğundan %99 eminim."

Clipper'ın Europa okyanusunun varlığını doğruladığını varsayarsak, ayı ve onun yüzey altı denizini karakterize etmeye çalışacak. Bunu yapmak için uzay aracı, hangi moleküllerin ayın yüzeyinde ve eğer bilim adamları şanslıysa aşağıdaki okyanusta olduğunu bularak başlayacak. Clipper, ayın yanından geçerken ayın yüzeyinden esen her türlü mikroskobik tozu, buzu veya su buharını yutacak. Bu parçacıklar onun tarafından incelenecek yüzey toz analizörü alet: Taneler metal plakaya çarptığında buharlaşır ve elektrikle yüklenir, bu da aletin tanenin kimyasal kimliğini ortaya çıkarmasını sağlar.

Umudumuz, bulutların Europa'nın okyanusunu yavaşça uzaya doğru boşaltması ve bu da Clipper'ın görevini oldukça kolaylaştıracak. Bu tür musluklar mevcut olabilir ama Enceladus'unkiler gibi olmayacaklar; daha aralıklı ve coğrafi olarak düzensiz olabilirler. Ya da hiç mevcut olmayabilirler; bu durumda mikrometeorit çarpmalarının buzlu kabuğu parçalayıp okyanusun çorbalarını serbest bırakıp Clipper'a doğru püskürtmesi umut ediliyor.

Ve iş ısınmaya gelince, Europa ve diğer uyduların, sandığımız kadar yabancı olmayan kimyasal hilelere başvurduğu ortaya çıkabilir. Sori, kışın "erime sıcaklığını düşürmek için yolları tuzlıyoruz" dedi. Belki de Europa'nın okyanusu özellikle tuzludur ve bu da donma noktasını düşürür. Ancak diğer bileşikler daha etkili antifriz olabilir; "özellikle amonyak" dedi Sori, güneşin buharlaştırıcı parıltısından uzakta daha bol miktarda bulunur.

Gelgitler, radyoaktivite, kimya ve gençlik: Bu bileşenler doğru şekilde karıştırıldığında bu buzlu aylarda okyanuslar üretebilir ve sürdürebilir. Howett, "Tüm bunlara rağmen, bunun ya/veya olduğunu düşünmüyorum" dedi. Her uydunun özel tarifi farklı olabilir. Okyanusla dolu buzlu bir ay yaratmanın yüzlerce yolu olabilir.

Kivelson, Europa'nın gizli okyanusunun keşfinin "insanların aylar hakkındaki düşüncelerini gerçekten değiştirdiğini" söyledi. Ve bilimi, uzaylı yaşam formlarının bu yabancı denizlerde yaşayıp yaşamayacağını ve belki de evrendeki yerimiz hakkındaki anlayışımızı sonsuza kadar değiştirecek bir keşif getirip getiremeyeceğini belirleme rotasına soktu.

Kuantum izleyicilerimize daha iyi hizmet verebilmek için bir dizi anket yürütüyor. Bizimkini al fizik okuyucu anketi ve ücretsiz kazanmak için girileceksiniz Kuantum mal.