يمثل أوروبا ( ) الأصغر والأقل كتلة بين أقمار المشتري الجليلية الأربعة. هذا القمر ذو الكتلة الكوكبية، وهو أصغر قليلاً وأقل كتلة من قمر الأرض، ويمكن تمييزه من الأرض باستخدام المنظار القياسي. باعتباره قمرًا جليديًا، يحتفظ أوروبا بأقرب مدار إلى كوكب المشتري من بين أقمار غاليليو الجليدية الثلاثة. ونتيجة لذلك، يبدو سطحه شابًا نسبيًا، وهي خاصية تعزى إلى التسخين المد والجزر.
أوروبا () هي أصغر أقمار المشتري الجليلية الأربعة وأقلها كتلةً. يمكن رؤيته من الأرض بمنظار عادي وهو قمر ذو كتلة كوكبية، أصغر قليلاً وأقل كتلة من قمر الأرض. أوروبا هو قمر جليدي، ومن بين أقمار جاليل الجليدية الثلاثة، هو أقرب كوكب المشتري الذي يدور حوله. ونتيجة لذلك، فإنها تظهر سطحًا شابًا نسبيًا تم تشكيله بواسطة تسخين المد والجزر.
يتكون تكوين أوروبا في الغالب من صخور السيليكات، مع احتمال وجود نواة من الحديد والنيكل. غلافه الجوي ضعيف للغاية، ويتكون بشكل أساسي من الأكسجين. يتميز سطح القمر الشاب جيولوجيًا والشاحب بخطوط داكنة فاتحة، بما في ذلك الشقوق والخطوط. ومن الجدير بالذكر أن السطح يفتقر إلى ميزات بارزة واسعة النطاق مثل الجبال أو الحفر، مما يجعل أوروبا أسلس جسم سماوي صلب معروف داخل النظام الشمسي. يُعزى هذا الشباب والنعومة الملحوظين إلى وجود محيط مائي تحت سطح الأرض، والذي من الناحية النظرية يمكن أن يدعم الحياة خارج كوكب الأرض. يفترض النموذج العلمي السائد أن انثناء المد والجزر يولد الحرارة، ويحافظ على الحالة السائلة للمحيطات ويسهل حركة الجليد المشابهة لتكتونية الصفائح، وبالتالي دمج المواد الكيميائية السطحية في المحيط الأساسي.
يشير وجود ملح البحر الذي يغطي تكوينات جيولوجية معينة على يوروبا إلى وجود تفاعل بين محيطه تحت السطح وقاع البحر. يحمل هذا التفاعل آثارًا مهمة لتقييم مدى صلاحية أوروبا للسكن. علاوة على ذلك، حدد تلسكوب هابل الفضائي أعمدة بخار الماء، المشابهة لتلك التي لوحظت على قمر زحل إنسيلادوس، والتي يُفترض أنها تنشأ من ثوران الينابيع الجليدية. في مايو 2018، قدم علماء الفلك أدلة مؤيدة لنشاط عمود الماء الأوروبي، المستمدة من إعادة تحليل البيانات التي حصل عليها المسبار الفضائي جاليليو، الذي دار حول كوكب المشتري بين عامي 1995 و2003. يمكن لظواهر العمود هذه أن تسهل البحث عن الحياة داخل المحيط تحت سطح أوروبا، مما قد يؤدي إلى تجنب الحاجة إلى الهبوط على سطح القمر. في مارس 2024، أشار علماء الفلك إلى أن سطح يوروبا قد يحتوي على أكسجين أقل بكثير مما اقترحته التقديرات السابقة.
يُنسب اكتشاف أوروبا بشكل مستقل إلى كل من سيمون ماريوس وجاليليو جاليلي. أطلق ماريوس بعد ذلك على القمر اسم يوروبا، الأم الفينيقية للملك مينوس ملك كريت وقرينة زيوس، النظير اليوناني للمشتري الروماني. بالإضافة إلى عمليات الرصد من التلسكوبات الأرضية، تمت دراسة أوروبا من خلال سلسلة من عمليات التحليق بالمسبار الفضائي، بدءًا من أوائل السبعينيات. قدمت مهمة جاليليو، التي بدأت عام 1989، غالبية البيانات المعاصرة المتعلقة بأوروبا. على الرغم من أنه لم تتمكن أي مركبة فضائية من الهبوط على سطح أوروبا حتى الآن، فقد تم اقتراح العديد من بعثات الاستكشاف. في سبتمبر 2022، نفذت المركبة الفضائية جونو تحليقًا قريبًا، واقتربت من مسافة 320 كيلومترًا (200 ميل) تقريبًا من أوروبا، مما يوفر صورًا محدثة. إن مستكشف أقمار المشتري الجليدية (Juice) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، والذي تم إطلاقه في 14 أبريل 2023، هو مهمة تستهدف في المقام الأول جانيميد ولكنها ستتضمن تحليقين بالقرب من أوروبا. بدأت مهمة أوروبا كليبر التابعة لناسا في 14 أكتوبر 2024.
الاكتشاف والتسمية
تم التعرف على أوروبا، إلى جانب أقمار المشتري الثلاثة الكبيرة الأخرى - آيو، وجانيميد، وكاليستو - بواسطة جاليليو جاليلي في 8 يناير 1610، مع اكتشاف مستقل محتمل بواسطة سايمون ماريوس. في 7 يناير، رصد جاليليو آيو وأوروبا بشكل متزامن من خلال تلسكوب منكسر بقوة تكبير 20× في جامعة بادوا؛ ومع ذلك، فإن القرار المحدود حال دون التمييز بينهما ككيانات منفصلة. تميزت الأمسية التالية بملاحظته الأولية لأيو وأوروبا باعتبارهما جرمين سماويين مختلفين.
يستمد القمر اسمه من أوروبا، وهي شخصية في الأساطير اليونانية تم تحديدها على أنها ابنة ملك صور الفينيقي. تماشيًا مع جميع أقمار غاليليو، سُمي أوروبا على اسم عشيق زيوس، المعادل اليوناني لكوكب المشتري. كان زيوس يتودد إلى أوروبا ثم صعد بعد ذلك ليصبح ملكة كريت. تم اقتراح نظام التسميات هذا بواسطة سيمون ماريوس، الذي نسب الفضل إلى يوهانس كيبلر في الاقتراح الأصلي:
كثيرًا ما يتعرض كوكب المشتري لللوم من قبل الشعراء بسبب علاقاته الرومانسية غير المشروعة. تم الاستشهاد على وجه الخصوص بثلاث فتيات على أن كوكب المشتري نجح في استدراجهن سرًا: آيو، ابنة نهر إيناكوس؛ كاليستو ابنة ليكاون. وأوروبا ابنة أجينور. بالإضافة إلى ذلك، كان هناك جانيميد، الابن الوسيم للملك تروس، الذي حمله جوبيتر، متخذًا هيئة نسر، إلى السماء على ظهره، كما رويت في الخرافات الشعرية... وبالتالي، أعتقد أنني لن أخطئ إذا حددت الأول باسم آيو، والثاني باسم أوروبا، والثالث، بسبب عظمته المضيئة، باسم جانيميد، والرابع باسم كاليستو...
لقد فقدت هذه الأسماء شعبيتها لفترة طويلة، ولم يستعيد استخدامها على نطاق واسع إلا في منتصف القرن العشرين. تاريخيًا، أشارت الكثير من الأدبيات الفلكية إلى أوروبا بتسميتها بالأرقام الرومانية، المشتري الثاني — وهو نظام أنشأه أيضًا غاليليو — أو ببساطة باعتباره القمر الصناعي الثاني لكوكب المشتري. أدى اكتشاف أمالثيا عام 1892، الذي يدور بالقرب من المشتري أكثر من أقمار غاليليو، إلى إعادة تصنيف أوروبا على أنها القمر الصناعي الثالث. كشفت الاكتشافات الإضافية التي أجرتها مجسات فوييجر في عام 1979 عن ثلاثة أقمار صناعية داخلية إضافية، مما جعل أوروبا القمر الصناعي السادس لكوكب المشتري، على الرغم من استمرار تسمية المشتري الثاني. صيغة الصفة المعتمدة لأوروبا هي أوروبا.
تاريخيًا، لم تحدد الأدبيات الفلكية رموزًا لأقمار الكواكب غير أقمار الأرض. اقترح دينيس موسكوفيتش، وهو مهندس برمجيات يُنسب إليه الفضل في تصميم معظم رموز الكواكب القزمة، رمزًا لأوروبا: إبسيلون يوناني (يمثل الاسم الأولي لأوروبا) مدمج مع العارضة من رمز المشتري (). ومع ذلك، فإن هذا الرمز المقترح لم يحظ بتبني واسع النطاق.
المدار والدوران
تكمل أوروبا مدارها حول كوكب المشتري في حوالي 3.55 يومًا، وتحافظ على نصف قطر مداري يبلغ حوالي 670,900 كيلومتر. مداره دائري تقريبًا، مع انحراف مركزي منخفض يبلغ 0.009، ويظهر ميلًا طفيفًا قدره 0.470 درجة بالنسبة إلى المستوى الاستوائي لكوكب المشتري. تماشيًا مع أقمار غاليليو الأخرى، فإن أوروبا مقفل مديًا مع كوكب المشتري، مما يضمن أن أحد نصفي الكرة الأرضية يواجه الكوكب العملاق بشكل دائم. وبالتالي، توجد نقطة تحت المشتري على سطح يوروبا، حيث يمكن ملاحظة كوكب المشتري مباشرة فوقه. يتم تعريف خط الطول الرئيسي لأوروبا بخط يمر بهذه النقطة المحددة. ومع ذلك، تشير الأبحاث الحديثة إلى أن قفل المد والجزر قد لا يكون كاملاً، مما يقترح دورانًا غير متزامن حيث يدور يوروبا بشكل أسرع من فترته المدارية، أو على الأقل حدث ذلك تاريخيًا. تشير هذه الفرضية إلى عدم تناسق في توزيع الكتلة الداخلية لأوروبا ووجود طبقة سائلة تحت السطح تفصل قشرتها الجليدية عن الجزء الداخلي الصخري.
إن الانحراف البسيط لمدار أوروبا، والذي تدعمه اضطرابات الجاذبية من أقمار غاليليو الأخرى، يؤدي إلى تذبذب نقطة جوف المشتري لأوروبا حول متوسط موضعه. عندما يقترب أوروبا من المشتري، تؤدي الجاذبية المتزايدة إلى استطالة القمر على طول محور المشتري-أوروبا. على العكس من ذلك، مع تراجع أوروبا عن المشتري، تسمح قوة الجاذبية المتضائلة للقمر بالعودة إلى شكل أكثر كروية، مما يولد مدًا وجزرًا كبيرًا داخل محيطه. يتم تعزيز الانحراف المداري لأوروبا بشكل دائم من خلال رنين الحركة المتوسطة مع آيو. يؤدي ثني المد والجزر هذا إلى "عجن" الجزء الداخلي من أوروبا، مما يوفر مصدرًا داخليًا للحرارة يمكن أن يحافظ على محيطه السائل ويحفز النشاط الجيولوجي تحت السطح. المصدر النهائي لهذه الطاقة هو الطاقة الدورانية لكوكب المشتري، والتي يستخرجها آيو عبر المد والجزر التي يثيرها على المشتري، ثم ينقلها بعد ذلك إلى يوروبا وجانيميد من خلال الرنين المداري.
يشير فحص أنماط الشقوق المميزة لأوروبا إلى أن القمر ربما كان يدور حول محور مائل في مرحلة ما من تاريخه. إذا تم تأكيد هذه الفرضية، فيمكن أن توضح العديد من الميزات التي لوحظت في أوروبا. تسجل شبكة أوروبا الواسعة من الشقوق المتقاطعة الضغوط الناجمة عن المد والجزر الهائلة داخل محيطها العالمي. يمكن أن يؤثر الميل المحوري المحتمل لأوروبا بشكل كبير على الحسابات المتعلقة بالسجل التاريخي المحفوظ في غلافه المتجمد، وكمية الحرارة الناتجة عن المد والجزر المحيطي، ومدة الحالة السائلة للمحيط. يجب أن تتشوه طبقة الجليد لاستيعاب هذه التغييرات، وتتكسر عندما يتجاوز الضغط قدرتها على التحمل. قد يشير الميل المحوري إلى أن شقوق أوروبا أحدث بكثير مما كان مقدرا في السابق. وذلك لأن اتجاه عمود الدوران يمكن أن يتغير بعدة درجات يوميًا، مما يكمل فترة المبادرة على مدى بضعة أشهر. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤثر الميل المحوري على تقديرات عمر محيط يوروبا. يُعتقد أن قوى المد والجزر تولد الحرارة اللازمة للحفاظ على محيط أوروبا في حالة سائلة، ومن شأن الميل المحوري أن يزيد من تسخين المد والجزر. كان من شأن هذا الإنتاج الحراري المتزايد أن يمكّن المحيط من البقاء في شكل سائل لفترة طويلة. ومع ذلك، فإن توقيت هذا التحول المفترض في محور الدوران لا يزال غير محدد.
الخصائص المجمعة
تمتلك أوروبا قطرًا أصغر قليلًا من قطر قمر الأرض. بقطر يتجاوز 3,100 كيلومتر (1,900 ميل)، يُصنف على أنه سادس أكبر قمر وخامس عشر أكبر جرم سماوي داخل النظام الشمسي. من بين أقمار الجليل، يُظهر الكتلة الأقل. تشير كثافته الظاهرية الملحوظة إلى تشابه تركيبي مع الكواكب الأرضية، والتي تتكون في المقام الأول من صخور السيليكات.
البنية الداخلية
من المفترض أن تمتلك أوروبا طبقة مائية خارجية تبلغ سماكتها حوالي 100 كيلومتر (62 ميل)، وهي صلبة جزئيًا كقشرتها وموجودة جزئيًا كمحيط سائل تحت الأرض. كشف تحليل بيانات المجال المغناطيسي الحديثة التي حصلت عليها المركبة الفضائية جاليليو عن وجود مجال مغناطيسي مستحث في أوروبا، ناتج عن تفاعله مع المجال المغناطيسي لكوكب المشتري. تشير هذه الظاهرة بقوة إلى وجود طبقة موصلة تحت السطح. من المفترض أن تكون هذه الطبقة الموصلة عبارة عن محيط من المياه المالحة السائلة. علاوة على ذلك، تشير التقديرات إلى أن بعض مناطق القشرة الأرضية قد شهدت دورات تقترب من 80 درجة، مما يشير إلى شبه انقلاب (ظاهرة تتفق مع التجوال القطبي الحقيقي). سيكون مثل هذا الدوران الواسع النطاق غير محتمل إذا كان الجليد مرتبطًا بشكل صارم بالوشاح الأساسي. ومن المحتمل أيضًا أن يحتوي أوروبا على نواة حديدية معدنية.
المحيط تحت السطح
يفترض الإجماع العلمي السائد وجود طبقة مياه سائلة تحت سطح يوروبا، ويتم الحفاظ عليها في حالتها السائلة بواسطة الطاقة الحرارية المستمدة من ثني المد والجزر. يبلغ متوسط درجات الحرارة السطحية على أوروبا حوالي 110 كلفن (−160 درجة مئوية؛ −260 درجة فهرنهايت) عند خط الاستواء و50 كلفن فقط (−220 درجة مئوية؛ −370 درجة فهرنهايت) عند القطبين، مما يجعل قشرته الجليدية صلبة مثل الجرانيت. ظهرت المؤشرات الأولية لوجود محيط تحت السطح من التحليلات النظرية لتسخين المد والجزر، وهي ظاهرة ناتجة عن مدار يوروبا الغريب الأطوار قليلًا ورنينه المداري مع أقمار غاليليو الأخرى. يدعو الباحثون المرتبطون بفريق التصوير Galileo إلى وجود محيط تحت سطح الأرض، مستندين في حججهم إلى فحص الصور المأخوذة من بعثتي Voyager وGalileo. أحد الأمثلة البارزة على هذه الفرضية هو "تضاريس الفوضى"، وهي سمة سطحية سائدة في أوروبا والتي يفسرها بعض العلماء على أنها مناطق اخترق فيها المحيط تحت السطح القشرة الجليدية التي تغطيها. ومع ذلك، يبقى هذا التفسير موضع نقاش. ويؤيد غالبية الجيولوجيين المتخصصين في دراسات أوروبا نموذج "الجليد السميك"، الذي يفترض أن المحيط نادرًا ما يتفاعل بشكل مباشر مع السطح الحالي. تنبع الأدلة الدامغة التي تدعم نموذج الجليد السميك من التحقيقات التي أجريت على الحفر الواسعة في أوروبا. تتميز هذه الهياكل ذات التأثير الكبير بحلقات متحدة المركز ويبدو أنها مليئة بالجليد المسطح نسبيًا. بناءً على هذه الملاحظات وحسابات الحرارة الناتجة عن المد والجزر في أوروبا، يقدر سمك القشرة الجليدية الصلبة الخارجية بحوالي 10 إلى 30 كيلومترًا (6 إلى 20 ميلًا)، وتشمل طبقة "جليد دافئ" قابلة للطرق. يشير هذا إلى أن المحيط السائل الأساسي يمكن أن يمتد إلى عمق حوالي 100 كيلومتر (60 ميل). وبالتالي، فإن الحجم المقدر لمحيطات أوروبا هو 3×1018 m§89§، وهو ما يمثل ضعفي إلى ثلاثة أضعاف الحجم الإجمالي لمحيطات الأرض.
على العكس من ذلك، يقترح نموذج الجليد الرقيق أن سمك القشرة الجليدية لأوروبا قد يبلغ بضعة كيلومترات فقط. ومع ذلك، يؤكد غالبية علماء الكواكب أن هذا النموذج يفسر في المقام الأول الطبقات العليا من قشرة أوروبا، والتي تظهر سلوكًا مرنًا تحت تأثير قوى المد والجزر لكوكب المشتري. مثال توضيحي هو تحليل الانثناء، حيث يتم تصور قشرة يوروبا على أنها مستوى أو كرة تخضع للوزن والانثناء بواسطة حمل كبير. تشير مثل هذه النماذج إلى أن المكون المرن الخارجي للقشرة الجليدية يمكن أن يضعف بمقدار 200 متر (660 قدمًا). إذا كان سُمك القشرة الجليدية لأوروبا يبلغ بضعة كيلومترات فقط، فإن نموذج "الجليد الرقيق" هذا يشير إلى أن الجزء الداخلي السائل يمكن أن يتفاعل بانتظام مع السطح عبر التلال المفتوحة، مما يسهل نشوء التضاريس الفوضوية. علاوة على ذلك، فإن التأثيرات الكبيرة التي تخترق القشرة الجليدية بأكملها يمكن أن تكون أيضًا بمثابة آلية لكشف المحيط تحت السطح. ومع ذلك، تشير الدراسات المنشورة في عام 2026 إلى أن قاع بحر يوروبا قد يُظهر حاليًا هدوءًا جيولوجيًا. تشير نمذجة الجزء الداخلي من السيليكات للقمر إلى أن القشرة الصخرية تمتلك قوة كافية لمقاومة التكسر بفعل قوى المد والجزر المعاصرة، مما قد يحد من الطاقة الكيميائية المتاحة للحياة في قاع البحر. وبالتالي، ووفقًا لهذا النموذج، فإن أي عمليات قادرة على الحفاظ على الظروف الصالحة للسكن في قاع البحر الأوروبي حاليًا يجب أن تعمل بشكل مستقل عن النشاط التكتوني المستمر.
التركيب
اكتشف المسبار جاليليو لحظة مغناطيسية ضعيفة على أوروبا، والتي نتجت عن المكون المتقلب للمجال المغناطيسي لكوكب المشتري. قوة المجال المغناطيسي عند خط الاستواء، حوالي 120 نانو تسلا، المتولدة في هذه اللحظة، هي تقريبًا سدس مجال جانيميد وستة أضعاف مجال كاليستو. إن وجود هذه العزم المغناطيسي المستحث يستلزم وجود طبقة عالية التوصيل للكهرباء داخل الجزء الداخلي لأوروبا. ويعتبر وجود محيط كبير من المياه المالحة السائلة تحت السطح هو التفسير الأكثر ترجيحًا لهذه الظاهرة.
منذ تحليق المركبة الفضائية Voyager بالقرب من أوروبا في عام 1979، سعى الباحثون إلى التأكد من تركيب المادة ذات اللون البني المحمر التي تغطي الكسور والميزات السطحية الأخرى. يشير التحليل الطيفي إلى أن الخطوط والتكوينات الداكنة والمحمرة على سطح يوروبا قد تحتوي على تركيزات عالية من الأملاح، مثل كبريتات المغنيسيوم، المترسبة عن طريق تبخر الماء القادم من الداخل. تقدم هيدرات حامض الكبريتيك تفسيرًا بديلاً للملوث الذي تمت ملاحظته طيفيًا. ومع ذلك، نظرًا لأن هذه المواد عديمة اللون أو بيضاء في حالتها النقية، فيجب أن يساهم مكون إضافي في اللون المحمر، مع كون مركبات الكبريت هي المشتبه به الرئيسي.
تقترح فرضية بديلة أن المناطق الملونة تتكون من مركبات عضوية غير حيوية، يطلق عليها مجتمعة الثولينات. تشير مورفولوجية الحفر والتلال الناتجة عن اصطدام أوروبا إلى صعود المواد المميعة من الكسور التي يحدث فيها الانحلال الحراري والتحلل الإشعاعي. يتطلب تكوين الثولين الملون على أوروبا مصدرًا للمواد المكونة (الكربون والنيتروجين والماء) ومصدرًا للطاقة لدفع التفاعلات. يُفترض أن الشوائب الموجودة داخل القشرة الجليدية المائية لأوروبا تنشأ من الداخل عبر أحداث الظهور البركاني البارد وتتراكم من الفضاء على شكل غبار بين الكواكب. تحمل الثولينات آثارًا بيولوجية فلكية مهمة، ومن المحتمل أن تساهم في كيمياء ما قبل الحيوية والتولد التلقائي.
تم استنتاج وجود كلوريد الصوديوم داخل المحيط الداخلي لأوروبا من خلال خاصية امتصاص تبلغ 450 نانومتر، وهي سمة من سمات بلورات كلوريد الصوديوم المشععة. تم التعرف على هذه الميزة في عمليات رصد تلسكوب هابل الفضائي (HST) لمناطق الفوضى، والتي يُفترض أنها مواقع لارتفاع مياه القاع إلى السطح مؤخرًا. يحتوي المحيط الجوفي لأوروبا أيضًا على الكربون، كما يتضح من تركيزات ثاني أكسيد الكربون التي لوحظت على الجليد السطحي داخل تارا ريجيو، وهي منطقة عادت إلى الظهور جيولوجيًا مؤخرًا. تشير الملاحظات الصادرة عن أداة NIRSpec لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) إلى أن نصف الكرة الشمالي يُظهر جليدًا مائيًا بلوريًا تحت السطح، مع وجود جليد غير متبلور يسود على السطح. وعلى العكس من ذلك، في منطقتي تارا وبوويز في نصف الكرة الجنوبي، ينتشر الجليد المائي البلوري على السطح وفي الطبقات العميقة. من المحتمل أن تخضع هاتان المنطقتان لإعادة تبلور حراري مستمر، نظرًا لأن إشعاع المشتري يحفز تحول الجسيمات في الـ 10 ميكرون العلوي خلال فترة أقل من 15 يومًا.
كشفت إعادة تحليل أطياف الأشعة تحت الحمراء التاريخية لجاليليو لأوروبا عن نطاق امتصاص خافت عند طول موجة يبلغ 2.2 ميكرومتر، والذي يعزى إلى الأمونيا. يشير الموقع المحدد لهذا النطاق إلى أن الأمونيا موجودة إما على شكل هيدرات الأمونيا أو كلوريد الأمونيوم. ترتبط شدة هذا النطاق بخصائص سطحية خطية أو ذات نطاقات، مما يعني أن الأمونيا صعدت مؤخرًا من تحت السطح من خلال البراكين الجليدية المفرطة أو العمليات المماثلة. يمكن أن يؤدي إدراج الأمونيا في مياه المحيطات إلى تقليل درجة حرارة ذوبان الجليد بشكل كبير، مما قد يؤدي إلى محيط أكثر سمكًا وانخفاضًا كيميائيًا.
الأعمدة
في عام 2012، التقط تلسكوب هابل الفضائي صورة لأوروبا، والتي تم تفسيرها على أنها عمود من بخار الماء ينفجر من المنطقة المجاورة لقطبه الجنوبي. أشارت هذه الصورة إلى أن العمود يمكن أن يصل إلى ارتفاع 200 كيلومتر (120 ميل)، وهو ما يتجاوز 20 ضعف ارتفاع جبل إيفرست؛ ومع ذلك، تشير الملاحظات والنمذجة اللاحقة إلى أن الأعمدة الأوروبية النموذجية قد تكون أصغر بكثير. تم الافتراض بأنه في حالة وجود أعمدة، فإنها تكون عرضية وتميل إلى الظهور عندما يكون أوروبا في مركزه بالنسبة لكوكب المشتري، وهو ما يتوافق مع تنبؤات نمذجة قوة المد والجزر. تم الكشف عن المزيد من الأدلة التصويرية من تلسكوب هابل الفضائي في سبتمبر 2016.
في مايو 2018، قدم علماء الفلك أدلة مؤيدة لنشاط عمود الماء على أوروبا. نشأ هذا الدليل من تحليل نقدي منقح للبيانات التي حصل عليها المسبار الفضائي جاليليو، الذي دار حول كوكب المشتري من عام 1995 إلى عام 2003. خلال تحليقه عام 1997، مر جاليليو على مسافة 206 كيلومتر (128 ميل) من سطح يوروبا، مما دفع الباحثين إلى افتراض أنه ربما اجتاز عمودًا مائيًا. إن وجود مثل هذا النشاط العمودي يمكن أن يساعد بشكل كبير في إجراء تحقيقات حول الحياة المحتملة داخل المحيط تحت سطح أوروبا، والتحايل على ضرورة الهبوط على سطح القمر.
تواجه أوروبا قوى مد وجزر أقوى بحوالي 1000 مرة من تلك التي يمارسها قمر الأرض. إنسيلادوس هو القمر الآخر الوحيد في النظام الشمسي المعروف بإظهاره أعمدة بخار الماء. يقدر معدل ثوران أوروبا بحوالي 7000 كجم/ث، وهو أعلى بكثير من أعمدة إنسيلادوس، والتي تقدر بحوالي 200 كجم/ث. إذا تم تأكيد هذه الأعمدة، فإنها ستوفر فرصة للمركبة الفضائية لإجراء تحليق جوي، وجمع عينات لتحليلها في الموقع. من شأن هذا النهج أن يلغي الحاجة إلى مركبة هبوط للحفر عبر كيلومترات من الجليد.
افترضت دراسة نُشرت في نوفمبر 2020 في المجلة العلمية الخاضعة لمراجعة النظراء Geophysical Research Letters أن أعمدة يوروبا قد تنشأ من المياه الموجودة داخل قشرته، وليس من محيطه تحت السطح. باستخدام الصور المأخوذة من مسبار غاليليو الفضائي، اقترح نموذج الدراسة أن التآزر بين التجميد والضغط يمكن أن يفسر على الأقل جزءًا من النشاط البركاني الجليدي المرصود. إن الفرضية القائلة بأن البراكين الجليدية على أوروبا يمكن أن تبدأ عن طريق تجميد وضغط الجيوب السائلة داخل القشرة الجليدية كانت قد طرحتها في البداية سارة فاجينتس من جامعة هاواي في مانوا، التي كانت رائدة في عام 2003 في نمذجة ونشر الأبحاث حول هذه الآلية. أشار بيان صحفي صادر عن مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، بالإشارة إلى دراسة نوفمبر 2020، إلى أن الأعمدة الناتجة عن الجيوب السائلة المهاجرة قد توفر بيئة أقل ملاءمة للحياة. ويعزى هذا الانخفاض في قابلية السكن إلى عدم كفاية مصادر الطاقة الكبيرة للكائنات الحية، وهو ما يتناقض مع الفتحات الحرارية المائية المقترحة في قاع المحيط تحت سطح الأرض.
مصادر الطاقة الحرارية
تستمد الطاقة الحرارية في أوروبا في المقام الأول من تسخين المد والجزر، وهي ظاهرة ناتجة عن احتكاك المد والجزر وعمليات ثني المد والجزر الناجمة عن تسارع المد والجزر. وتنطوي هذه الآلية على تبديد الطاقة المدارية والدورانية على شكل حرارة داخل قلب القمر ومحيطه الداخلي وقشرته الجليدية.
احتكاك المد والجزر
داخل محيطات يوروبا، تتحول قوى المد والجزر إلى حرارة من خلال الخسائر الاحتكاكية، الناشئة عن التفاعل بين الماء وقاع البحر الصلب والقشرة الجليدية التي تغطيها. في أواخر عام 2008، ظهرت فرضية تشير إلى أن المشتري قد يحافظ على دفء محيطات أوروبا عن طريق إحداث موجات مد كوكبية كبيرة، وذلك بسبب ميل أوروبا البسيط ولكن غير الصفر. تولد هذه العملية موجات روسبي، التي تنتشر بوتيرة بطيئة نسبيًا - بضعة كيلومترات فقط في اليوم - ومع ذلك يمكنها تجميع طاقة حركية كبيرة. استنادًا إلى تقدير الميل المحوري الحالي البالغ 0.1 درجة، من المتوقع أن يشمل الرنين الناتج عن موجات روسبي 7.3×1018 جول من الطاقة الحركية، وهو ما يعادل ألفي مرة أكبر من الطاقة المرتبطة بالتدفقات التي تثيرها قوى المد والجزر الأولية. يُفترض أن تبديد هذه الطاقة هو مصدر حرارة أساسي محتمل لمحيط أوروبا.
ثني المد والجزر
تؤدي عملية ثني المد والجزر إلى تشويه الجزء الداخلي من أوروبا والقشرة الجليدية، وبالتالي توليد الحرارة. ويتوقف حجم إنتاج الحرارة هذا على درجة الميل المحوري؛ يمكن للحرارة الناتجة عن تدفق المحيطات أن تتجاوز تلك الناتجة عن ثني القلب الصخري لأوروبا - استجابة لتأثير جاذبية المشتري وأقماره الأخرى - بعوامل تتراوح من 100 إلى عدة آلاف. يمكن أن يؤدي هذا الثني المستمر أيضًا إلى تسخين قاع بحر يوروبا، مما قد يؤدي إلى نشاط حراري مائي مشابه للنشاط البركاني تحت سطح البحر الذي لوحظ في محيطات الأرض.
تشير الأبحاث المنشورة في عام 2016، والتي تشمل البيانات التجريبية ونمذجة الجليد، إلى أن تبديد ثني المد والجزر يمكن أن ينتج حرارة أكبر بدرجة كبيرة داخل جليد يوروبا مما قدّره العلماء سابقًا. تشير هذه النتائج إلى أن غالبية الحرارة المتولدة داخل الجليد تنشأ من تشوه بنيته البلورية (الشبكة)، وليس من قوى الاحتكاك بين حبيبات الجليد الفردية. وبالتالي، يرتبط التشوه المتزايد للطبقة الجليدية ارتباطًا مباشرًا بتوليد حرارة أكبر.
الاضمحلال الإشعاعي
بعيدًا عن تسخين المد والجزر، يتلقى الجزء الداخلي من أوروبا أيضًا الحرارة من التسخين الإشعاعي الناتج عن اضمحلال النظائر المشعة داخل غلافه الصخري. ومع ذلك، تشير النماذج والبيانات المرصودة إلى تدفقات حرارية أكبر بحوالي مائة مرة من تلك التي تعزى فقط إلى التسخين الإشعاعي، مما يشير بقوة إلى أن تسخين المد والجزر هو الآلية الحرارية السائدة داخل أوروبا.
بيئة السطح
ميزات الغلاف الجليدي والسطح
تُعرف أوروبا بأنها أكثر الأجرام السماوية سلاسة التي تم تحديدها في النظام الشمسي، وتتميز بغياب السمات الطبوغرافية المهمة مثل الجبال والحفر الكبيرة. العلامات المميزة التي تعبر سطح يوروبا هي في المقام الأول اختلافات في البياض، مما يسلط الضوء على التغيرات الطبوغرافية الدقيقة. تُعزى ندرة الفوهات الصدمية في أوروبا إلى نشاطها التكتوني العالي، مما يؤدي إلى سطح شاب جيولوجيًا. ويكشف تحليل هذه الحفر عن وجود أملاح مائية، من المحتمل أن تكون مستخرجة من تحت السطح، مع الحد الأدنى من حمض الكبريتيك، مما يشير إلى تكوينها من خلال تأثيرات حديثة نسبيا. تُظهر القشرة الجليدية للقمر بياضًا (انعكاس الضوء) يبلغ 0.64، وهو من بين أعلى المعدلات التي تم رصدها لأي قمر في النظام الشمسي. يشير هذا الانعكاس العالي، إلى جانب تقديرات تكرار القصف المذنب، إلى سطح شاب جيولوجيًا ونشطًا، ويتراوح عمره المقدر من 20 إلى 180 مليون سنة.
تشير الفرضيات إلى أن المناطق الاستوائية لأوروبا قد تحتوي على نتوءات جليدية، تُعرف باسم التائبات، ومن المحتمل أن تصل إلى ارتفاعات تصل إلى 15 مترًا. من المفترض أن هذه التكوينات ناتجة عن الإشعاع الشمسي المباشر بالقرب من خط الاستواء، والذي يسبب تسامي الجليد والتطور اللاحق للشقوق العمودية. في حين أن الصور الموجودة من المركبة الفضائية Galileo تفتقر إلى الدقة المطلوبة للتأكيد النهائي، إلا أن البيانات الرادارية والحرارية تتوافق مع هذه الفرضية.
الخطوط
من بين أبرز خصائص سطح يوروبا الخطوط الخطية الداكنة، والتي تسمى الخطوط (بالإنجليزية: الخطوط)، والتي تعبر السطح العالمي بأكمله. يشير التحليل التفصيلي إلى الإزاحة النسبية لحواف القشرة الأرضية على الجوانب المتقابلة لهذه الشقوق. يمكن أن يتجاوز عرض النطاقات الأكثر اتساعًا 20 كيلومترًا (12 ميلًا)، وتعرض في كثير من الأحيان مناطق محيطية داكنة ومنتشرة، وخطوط متسقة، ومنطقة مركزية مكونة من مواد أخف وزنًا.
تفترض الفرضية السائدة أن خطوط أوروبا نشأت من سلسلة من الانفجارات الجليدية الدافئة، التي تحدث عندما انفصلت قشرة القمر تدريجيًا، مما أدى إلى ظهور طبقات تحت السطح أكثر دفئًا. ستكون هذه العملية مماثلة لانتشار قاع البحر الذي لوحظ عند تلال وسط المحيط على الأرض. تُعزى هذه الكسور العديدة إلى حد كبير إلى ثني المد والجزر الناجم عن تأثير جاذبية المشتري. ونظرًا لارتباط المد والجزر بين يوروبا والمشتري، والذي يضمن اتجاهًا ثابتًا بالنسبة إلى العملاق الغازي، فمن المتوقع أن تظهر أنماط الضغط الناتجة تكوينًا متميزًا ويمكن التنبؤ به. ومع ذلك، فإن أحدث الكسور في أوروبا هي فقط التي تتماشى مع هذا النمط المتوقع؛ تُظهر الكسور الأقدم اتجاهات متباينة تدريجيًا. يمكن تفسير هذا التناقض من خلال سيناريو يدور فيه سطح يوروبا بشكل أسرع قليلاً من باطنه، وهي ظاهرة من المحتمل أن ييسرها المحيط تحت السطح الذي يفصل ميكانيكياً القشرة الجليدية عن الوشاح الصخري، بالإضافة إلى سحب جاذبية المشتري على القشرة الجليدية الخارجية. حددت التحليلات المقارنة للصور الملتقطة من المركبتين الفضائيتين Voyager وGalileo حدًا أعلى لهذا الانزلاق القشري المفترض. تشير التقديرات إلى أن الدوران الكامل للغلاف الخارجي الصلب بالنسبة إلى الجزء الداخلي من أوروبا يتطلب ما لا يقل عن 12000 سنة. كشفت التحقيقات التي أُجريت على صور فوييجر وجاليليو أيضًا عن مؤشرات على حدوث اندساس على سطح يوروبا، مما يعني أنه، على غرار التشابه بين الشقوق والتلال المحيطية، يتم إعادة تدوير الصفائح القشرية الجليدية - المشابهة للصفائح التكتونية للأرض - في داخل القمر. يشير هذا الدليل المزدوج على انتشار القشرة الأرضية في نطاقات محددة وتقاربها في مواقع أخرى إلى احتمال وجود صفائح تكتونية نشطة على أوروبا، تحمل أوجه تشابه مع العمليات الأرضية. ومع ذلك، فإن الآليات الفيزيائية الأساسية التي تحكم تكتونية الصفائح الأوروبية من غير المرجح أن تعكس بدقة تلك التي تحرك تكتونية الصفائح الأرضية، نظرًا لأن القوى المقاومة ضد حركات الصفائح الشبيهة بالأرض المحتملة داخل قشرة أوروبا تتجاوز بشكل كبير القوى الدافعة المحتملة.
الفوضى والعدسات
تتضمن السمات الإضافية التي تمت ملاحظتها على أوروبا شكلًا دائريًا وبيضاويًا العدسيات (وتعني باللاتينية "النمش"). وتظهر هذه في أشكال مختلفة، بما في ذلك القباب والحفر والبقع الداكنة الناعمة. يُظهر البعض نسيجًا فوضويًا أو خشنًا. غالبًا ما تشبه قمم هذه القباب أجزاء من السهول القديمة المحيطة بها، مما يشير إلى تكوينها من خلال الارتفاع من تحت السطح.
تفترض الفرضية السائدة أن هذه العدسات قد تشكلت بواسطة حواجز من الجليد الدافئ الذي يصعد عبر الجليد البارد للقشرة الخارجية، وهو ما يشبه تداخلات الصهارة داخل الغلاف الصخري للأرض. قد تنشأ البقع الداكنة الناعمة من المياه الذائبة المقذوفة عندما يخترق الجليد الأكثر دفئًا السطح. على العكس من ذلك، يُفترض أن العدسات الوعرة الفوضوية (على سبيل المثال، فوضى كونامارا) ناتجة عن شظايا قشرية عديدة مدمجة داخل مصفوفة غير مستوية ومظلمة، تشبه الجبال الجليدية المنجرفة في محيط متصلب.
وعلى العكس من ذلك، تقترح فرضية بديلة أن العدسات تشكل مناطق فوضوية بسيطة، وأن الحفر والبقع والقباب المزعومة هي قطع أثرية تنبع من الإفراط في تفسير صور جاليليو الأولية منخفضة الدقة. يشير هذا المنظور إلى أن القشرة الجليدية تفتقر إلى سمك كافٍ للحفاظ على نموذج الحفاضات الحملية لهذه التكوينات الجيولوجية.
في نوفمبر 2011، قدم فريق بحث، بما في ذلك علماء من جامعة تكساس في أوستن، نتائج تشير إلى أن العديد من تكوينات "تضاريس الفوضى" على أوروبا تعلو بحيرات مائية سائلة واسعة النطاق تحت السطح. ستكون هذه الأجسام البحيرية مغلفة بالكامل داخل القشرة الجليدية الخارجية لأوروبا، منفصلة عن المحيط السائل الأعمق الذي يُفترض أنه يقع تحته. يتطلب التأكيد النهائي لهذه البحيرات مهمة فضائية مخصصة قادرة على التحقيق المادي أو غير المباشر في القشرة الجليدية، على سبيل المثال، من خلال تكنولوجيا الرادار. علاوة على ذلك، قد تنشأ سمات فوضوية من الذوبان المعزز للقشرة الجليدية والترسب اللاحق للجليد البحري في مناطق خطوط العرض المنخفضة، مدفوعًا بالتدفئة غير المنتظمة.
تشير الأبحاث التي أجراها العلماء في كلية ويليامز إلى أن التضاريس الفوضوية يمكن أن تشير إلى المواقع التي اخترقت فيها تأثيرات المذنبات القشرة الجليدية، ووصلت إلى المحيط تحت سطح الأرض.
البيئة الإشعاعية
تبلغ جرعة الإشعاع المؤين على سطح يوروبا حوالي 5.4 سيفرت (540 ريم) في يوم الأرض، وهو مستوى كافٍ للتسبب في مرض شديد أو وفاة لدى البشر الذين يتعرضون له لمدة 24 ساعة. والجدير بالذكر أن اليوم الأوروبي يمتد تقريبًا 3.5 مرة مدة يوم الأرض.
تركيبة الغلاف الجوي
تمتلك أوروبا غلافًا جويًا هشًا ورقيقًا للغاية، وغالبًا ما يوصف بأنه غلاف خارجي، يتكون في الغالب من الأكسجين مع كميات قليلة من بخار الماء. والأهم من ذلك، أن هذا الأكسجين يتم توليده من خلال العمليات اللاأحيائية. بسبب سطح أوروبا الجليدي المتجمد، فإن التفاعلات مع الأشعة فوق البنفسجية الشمسية والجسيمات المشحونة (الأيونات والإلكترونات) من الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري تؤدي إلى تكوين بخار الماء، والذي يتفكك بعد ذلك على الفور إلى ذرات الأكسجين والهيدروجين المكونة له. بعد ذلك، تفلت ذرات الهيدروجين الأخف من جاذبية يوروبا، بينما يبقى الأكسجين. يتكون هذا الغلاف الجوي المحيط بالسطح في المقام الأول عن طريق التحليل الإشعاعي، وهي عملية تنطوي على تفكك الجزيئات عن طريق الإشعاع. يمكن أن يمتد الغلاف الجوي الناتج عن الأكسجين إلى ارتفاع 190 كم (120 ميل) فوق سطح يوروبا. يشكل الأكسجين الجزيئي العنصر الأكثر كثافة في الغلاف الجوي بسبب عمره الطويل؛ عند عودته إلى السطح، لا يلتصق (يتجمد) مثل جزيئات الماء أو بيروكسيد الهيدروجين، ولكنه بدلاً من ذلك يمتص، ويبدأ مسارًا باليستيًا آخر. على العكس من ذلك، لا يصل الهيدروجين الجزيئي إلى السطح أبدًا، ويمتلك خفة كافية للهروب من مجال الجاذبية الخاص بأوروبا. يعد أوروبا من بين مجموعة مختارة من أقمار النظام الشمسي، بما في ذلك تيتان، وآيو، وتريتون، وجانيميد، وكاليستو، التي تمتلك غلافًا جويًا قابلاً للقياس الكمي. علاوة على ذلك، يعتبر أوروبا أحد "الأقمار الجليدية" العديدة في النظام الشمسي، ويتميز بخزانات كبيرة من المواد المتطايرة على شكل جليد.
يتجلى النشاط الجيولوجي لأوروبا بشكل أكبر من خلال الانبعاث المستمر لمخاليط الهيدروجين والأكسجين إلى الفضاء. وبالتالي، فإن تركيبة الغلاف الجوي للقمر تتطلب تجديدًا مستمرًا بسبب تنفيس الجسيمات. علاوة على ذلك، يمتلك أوروبا غلافًا مغناطيسيًا متواضعًا، يقدر بحوالي 25% من قوة غلاف جانيميد. ومع ذلك، فإن حجمه يتقلب عندما يعبر أوروبا المجال المغناطيسي لكوكب المشتري. ويدعم هذا التباين فرضية وجود عنصر موصل، مثل محيط كبير تحت السطح، أسفل قشرته الجليدية. تشير الأبحاث المكثفة في الغلاف الجوي لأوروبا إلى أن جزءًا من جزيئات الأكسجين لا يتم إطلاقه في الغلاف الجوي الخارجي. قد يمتص السطح هذا الجزء غير المحدد من الأكسجين ثم يتخلل بعد ذلك إلى باطن السطح. ونظرًا للتفاعل المحتمل بين السطح والمحيط تحت السطح، فمن المحتمل أن يصل هذا الأكسجين الجزيئي إلى المحيط، مما يسهل العمليات البيولوجية. يشير التقدير، المستند إلى معدل الدوران المشتق من الحد الأقصى لعمر الجليد السطحي لأوروبا، وهو 0.5 مليار سنة تقريبًا، إلى أن انغماس الأنواع المؤكسدة المنتجة إشعاعيًا يمكن أن يؤدي إلى تركيزات أكسجين حر في المحيطات مماثلة لتلك الموجودة في أعماق محيطات الأرض.
يؤدي الانبعاث التدريجي للأكسجين والهيدروجين إلى تكوين طارة محايدة تحيط بالمستوى المداري لأوروبا. تمت ملاحظة هذه السحابة المحايدة بواسطة المركبتين الفضائيتين كاسيني وجاليليو، حيث أظهرت كثافة ذرية وجزيئية أعلى من السحابة المحايدة المرتبطة بالقمر الداخلي لكوكب المشتري، آيو. تم إثبات وجودها بشكل نهائي من خلال تصوير الذرة المحايدة للطاقة (ENA). يخضع الحيد المحيط بأوروبا للتأين حيث تتبادل الجسيمات المحايدة الإلكترونات مع الجسيمات المشحونة. ونظرًا لأن المجال المغناطيسي لأوروبا يدور بسرعة تتجاوز سرعته المدارية، فإن هذه الأيونات تترسب على طول مسار المجال المغناطيسي، وبالتالي يتم توليد البلازما. من المفترض أن تساهم هذه الأيونات في البلازما المرصودة داخل الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري.
في 4 مارس 2024، أشار علماء الفلك إلى أن سطح يوروبا قد يحتوي على أكسجين أقل بكثير مما كان مقدرًا سابقًا.
اكتشاف الغلاف الجوي
تم التعرف على الغلاف الجوي لأوروبا لأول مرة في عام 1995 من قبل دي تي هول وزملائه، وذلك باستخدام أداة جودارد عالية الدقة الطيفية على متن تلسكوب هابل الفضائي. وقد حظيت هذه النتيجة بتأكيد إضافي في عام 1997 من المركبة الفضائية Galileo أثناء مرحلتها التشغيلية داخل نظام المشتري. أجرى المسبار Galileo ثلاثة أحداث حجب راديوي تتعلق بأوروبا، حيث انقطع الاتصال اللاسلكي للمسبار مع الأرض مؤقتًا أثناء مروره خلف القمر. من خلال تحليل تأثير الغلاف الجوي الضعيف لأوروبا على إشارة الراديو التي تسبق هذه الاحتجابات وتليها مباشرةً، والتي يبلغ مجموعها ستة أحداث مختلفة، أكد فريق بحث بقيادة إيه جي كليوري وجود طبقة متأينة داخل الغلاف الجوي لأوروبا.
الظروف المناخية والظواهر الجوية
على الرغم من وجود الحيد الغازي، إلا أن أوروبا تفتقر إلى السحب المولدة للطقس. بشكل عام، لا يُظهر أوروبا أي رياح أو أمطار أو لون سماء واضح، لأن قوة جاذبيته غير كافية للحفاظ على جو قوي بما يكفي لدعم هذه الخصائص. يبلغ تسارع جاذبية أوروبا حوالي 13% من تسارع جاذبية الأرض. تتراوح درجات حرارة سطح أوروبا من -160 درجة مئوية عند خط الاستواء إلى -220 درجة مئوية عند القطبين. من المقدر أن يحافظ المحيط تحت سطح أوروبا على درجة حرارة قريبة من 273 كلفن (0 درجة مئوية). من المفترض أنه بسبب التسخين الإشعاعي والمد والجزر، يمكن أن تكون مناطق معينة داخل محيط أوروبا العميق أكثر برودة بشكل طفيف فقط من محيطات الأرض. تشير الأبحاث أيضًا إلى أن محيط يوروبا كان في البداية حمضيًا جدًا، ويتميز بتركيزات مرتفعة من الكبريتات والكالسيوم وثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، على مدى 4.5 مليار سنة، تطورت لتصبح غنية بالكلوريد، وبالتالي تظهر أوجه تشابه مع محيطات الأرض، التي تحتوي على 1.94% من الكلوريد.
جهود الاستكشاف
أشارت حسابات الجاذبية في أوائل القرن العشرين إلى وجود تكوين غني بالمياه في يوروبا، وهو اكتشاف أكدته ملاحظات جيرارد كويبر على الأرض في عام 1957، والتي أكدت تكوين الجليد المائي.
بدأ الاستكشاف الأولي لأوروبا بالمركبتين الفضائيتين بايونير 10 و11 اللتين قامتا بالتحليق بالقرب من المشتري في عامي 1973 و1974، على التوالي. أظهرت هذه الصور القريبة المبكرة دقة محدودة مقارنة بالمهام اللاحقة. في عام 1979، اجتاز المسباران فوييجر نظام جوفيان، مما أدى إلى الحصول على صور أكثر تعقيدًا لسطح يوروبا المغطى بالجليد، مما يشير إلى احتمال وجود محيط سائل تحت الأرض. من عام 1995 إلى عام 2003، دار المسبار الفضائي جاليليو حول كوكب المشتري لمدة ثماني سنوات، مقدمًا التحليل الأكثر شمولاً لأقمار غاليليو حتى تلك اللحظة. تضمنت هذه المهمة "مهمة غاليليو أوروبا" و"مهمة غاليليو الألفية"، والتي تتميز بمواجهات قريبة متعددة مع أوروبا. بعد ذلك، في عام 2007، التقطت نيو هورايزونز صورًا لأوروبا أثناء عبوره عبر نظام جوفيان في طريقه إلى بلوتو. في الآونة الأخيرة، في عام 2022، نفذت المركبة المدارية جونو تحليقًا بالقرب من أوروبا على مدى 352 كيلومترًا (219 ميلًا).
وقد حددت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مستكشف أقمار المشتري الجليدية (JUICE) كمهمة قادمة في عام 2012. وبينما تتضمن هذه المهمة تحليقين بالقرب من أوروبا، فإن هدفها العلمي الأساسي هو جانيميد. تم إطلاق JUICE في عام 2023، ومن المتوقع أن يصل إلى كوكب المشتري في يوليو 2031، بعد رحلة مدتها ثماني سنوات وأربع مناورات لمساعدة الجاذبية.
أوصى المسح العقدي لعلوم الكواكب في الولايات المتحدة بإرسال مهمة إلى أوروبا في عام 2011. وبالتالي، بدأت وكالة ناسا دراسات مفاهيمية لمركبة الهبوط على أوروبا، ومهمة التحليق بالقرب من أوروبا (Europa Clipper)، ومركبة مدارية حول أوروبا خلال نفس العام. سيركز مكون المركبة المدارية المقترح في المقام الأول على التحقيقات العلمية المحيطية، في حين أن مكون الطيران المتعدد (Clipper) سيركز على التحليلات الكيميائية والطاقة. في 13 يناير 2014، كشفت لجنة المخصصات بمجلس النواب عن اقتراح تشريعي من الحزبين الجمهوري والديمقراطي بتخصيص 80 مليون دولار لدعم هذه الدراسات الجارية حول مفهوم مهمة أوروبا.
في يوليو 2013، قدم مختبر الدفع النفاث (JPL) ومختبر الفيزياء التطبيقية (APL) مفهومًا منقحًا لمهمة التحليق بالقرب من أوروبا، والتي أطلق عليها اسم Europa Clipper. بحلول مايو 2015، أكدت ناسا موافقتها على تطوير مهمة Europa Clipper وكشفت عن أجهزتها العلمية المقصودة. الهدف الأساسي لـ Europa Clipper هو التحقق من مدى صلاحية أوروبا للسكن وتسهيل اختيار مواقع الهبوط المناسبة لمهمة الهبوط اللاحقة. بدلاً من الدوران حول أوروبا مباشرة، تم تصميم Europa Clipper للدوران حول كوكب المشتري وتنفيذ 45 تحليقًا على ارتفاع منخفض حول أوروبا طوال عمرها التشغيلي. تشتمل حمولة المسبار على رادار لاختراق الجليد، ومقياس طيف الأشعة تحت الحمراء قصير الموجة، وتصوير طبوغرافي، ومقياس طيف الكتلة الأيونية والمحايدة. بدأت هذه المهمة مع إطلاقها في 14 أكتوبر 2024 باستخدام صاروخ فالكون هيفي.
المهمات المستقبلية
لقد أدت التكهنات المتعلقة بالحياة خارج كوكب الأرض إلى زيادة أهمية أوروبا، مما عزز الدعوة المستمرة للبعثات الاستكشافية اللاحقة. تمتد أهداف هذه المساعي المقترحة من تحليل التركيب الكيميائي لأوروبا إلى البحث عن أدلة على وجود حياة خارج كوكب الأرض داخل محيطاتها المفترضة تحت السطح. يجب تصميم المهام الروبوتية التي تستهدف أوروبا لتحمل بيئة الإشعاع المكثفة السائدة حول كوكب المشتري. نظرًا لانغماسه العميق داخل الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري، يتعرض أوروبا لحوالي 5.40 سيفرت من الإشعاع يوميًا.
- تمثل مركبة أوروبا لاندر مهمة معاصرة لوكالة ناسا تخضع للتقييم حاليًا. تشير الأبحاث التي أجريت في عام 2018 إلى أن سطح أوروبا قد يتميز بتكوينات جليدية طويلة وخشنة، مما يشكل تحديات كبيرة لأي عمليات هبوط محتملة.
- المركبة الطافية لاستكشاف ما تحت الجليد (BRUIE) هي نموذج أولي لمركبة مستقلة تحت الماء قيد التطوير بواسطة مختبر الدفع النفاث، وهي مخصصة لاستكشاف المحيطات الموجودة تحت سطح أوروبا بحثًا عن حياة خارج كوكب الأرض.
المقترحات التاريخية
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، تم اقتراح مركبة كوكب المشتري أوروبا بقيادة وكالة ناسا ومركبة كوكب المشتري جانيميد بقيادة وكالة الفضاء الأوروبية كمهمة نظام كوكب المشتري لأوروبا، وهي مهمة رائدة على كوكب خارجي تستهدف أقمار المشتري الجليدية، مع إطلاق متوقع في عام 2020. بحلول عام 2009، حصلت هذه المهمة المشتركة على الأسبقية على مهمة نظام تيتان زحل. في الوقت نفسه، كانت هناك مقترحات أخرى قيد النظر، بما في ذلك مقترح اليابان مدار الغلاف المغناطيسي للمشتري.
نشأ مركب جوفيان أوروبا المداري كدراسة مفاهيمية للرؤية الكونية لوكالة الفضاء الأوروبية في عام 2007. وهناك مفهوم بديل، يسمى Ice Clipper، يتصور استخدام مسبار مشابه لتلك المستخدمة في مهمة Deep Impact. يتضمن هذا النهج تصادمًا متحكمًا مع سطح يوروبا لإنتاج عمود من الحطام، والذي سيتم أخذ عينات منه لاحقًا بواسطة مركبة فضائية أصغر تعبر العمود.
يمثل المدار حول أقمار المشتري الجليدية (JIMO) مفهومًا لمركبة فضائية تعمل بالطاقة الانشطارية تم تطويره جزئيًا، ومجهزًا بمحركات دفع أيونية، والذي تم إيقافه في نهاية المطاف في عام 2006. وشكلت هذه المبادرة جزءًا من مشروع بروميثيوس. تم اقتراح مهمة الهبوط الأوروبية التكميلية، والتي تتصور مركبة هبوط صغيرة تعمل بالطاقة النووية مصممة لمرافقة JIMO. ستكون المركبة المدارية أيضًا بمثابة وسيلة اتصال مهمة لمركبة الهبوط إلى الأرض.
تهدف مهمة Europa Orbiter إلى تحديد مدى المحيط الموجود تحت سطح أوروبا وعلاقته بالجزء الداخلي الأعمق للقمر. تضمنت حمولتها المقترحة نظامًا فرعيًا للراديو، ومقياس الارتفاع بالليزر، ومقياس المغناطيسية، ومسبار لانجميور، وكاميرا لرسم الخرائط. على الرغم من أن Europa Orbiter حصل على الموافقة في عام 1999، إلا أنه تم إلغاؤه لاحقًا في عام 2002. وكانت الميزة الرئيسية لهذه المركبة المدارية هي وجود رادار متخصص لاختراق الجليد، يهدف إلى المسح تحت سطح القمر.
وقد تم تقديم مقترحات أكثر طموحًا، مثل الجمع بين جهاز الاصطدام والحفر الحراري للبحث عن البصمات الحيوية التي يحتمل أن تكون محفوظة داخل الجليد السطحي الضحل.
ثمة اقتراح آخر، تم تقديمه في عام 2001، يصف "مسبار ذوبان" ضخم يعمل بالطاقة النووية، مصمم لاختراق الجليد حتى يصل إلى المحيط تحته. عند الوصول إلى الماء، سينشر هذا الروبوت الآلي مركبة مستقلة تحت الماء، أو روبوتًا مائيًا، مكلفًا بجمع البيانات ونقلها مرة أخرى إلى الأرض. سيتطلب كل من الروبوت البارد والروبوت المائي إجراءات تعقيم صارمة لمنع اكتشاف الكائنات الأرضية بدلاً من الحياة الأصلية، ولتجنب تلويث المحيط تحت السطح. ولم يتقدم هذا النهج المفاهيمي بعد إلى مرحلة التخطيط الرسمي.
القابلية للسكن
في الوقت الحالي، لا يوجد دليل مباشر يؤكد وجود الحياة على أوروبا؛ ومع ذلك، يعتبر القمر أحد أكثر المواقع الواعدة في النظام الشمسي من حيث إمكانية السكن فيه. من المحتمل أن تزدهر الحياة داخل محيطها تحت الجليد، وربما في بيئات مماثلة للفتحات الحرارية المائية في أعماق المحيطات على الأرض. حتى في غياب النشاط الحراري المائي البركاني، أشار تحقيق أجرته وكالة ناسا عام 2016 إلى أنه يمكن توليد تركيزات شبيهة بالأرض من الهيدروجين والأكسجين من خلال عمليات مثل السربنتينية وإنتاج المواد المؤكسدة المشتقة من الجليد، والتي لا تنطوي بشكل مباشر على البراكين. في عام 2015، أفاد العلماء أن الأملاح الموجودة في المحيط تحت السطح قد تغطي بعض السمات الجيولوجية في أوروبا، مما يشير إلى وجود تفاعل بين المحيط وقاع البحر. قد يكون هذا التفاعل مهمًا في تقييم مدى صلاحية أوروبا للسكن. أدى الوجود المحتمل للمياه السائلة في اتصال مع الوشاح الصخري لأوروبا إلى تكثيف الدعوات لمهمة مسبار مخصصة.
تعمل الطاقة المستمدة من قوى المد والجزر على تشغيل عمليات جيولوجية مهمة داخل الجزء الداخلي من يوروبا، مما يعكس، وإن كان بدرجة أكثر وضوحًا، تلك التي لوحظت على شقيقه القمر آيو. في حين أن أوروبا، مثل الأرض، قد يمتلك مصدر طاقة داخليًا من التحلل الإشعاعي، فإن الطاقة المتولدة عن طريق انثناء المد والجزر ستتجاوز بشكل كبير أي مساهمة إشعاعية بعدة مراتب من حيث الحجم. تشمل المواقع المحتملة للحياة على أوروبا المناطق المحيطة بالفتحات الحرارية المائية في قاع المحيط، وتحت قاع المحيط حيث من المعروف أن الصخور الصلبة موجودة على الأرض، وتتشبث بالسطح السفلي لطبقة جليد أوروبا الشبيهة بالطحالب والبكتيريا في المناطق القطبية للأرض، أو معلقة بحرية داخل محيط أوروبا. إذا كانت محيطات أوروبا شديدة البرودة، فقد لا تحدث عمليات بيولوجية مماثلة لتلك الموجودة على الأرض؛ وإذا كانت مالحة جدًا، فلن تتمكن إلا من البقاء على قيد الحياة. في عام 2010، اقترح نموذج اقترحه ريتشارد جرينبيرج من جامعة أريزونا أن تشعيع الجليد على سطح يوروبا يمكن أن يشبع قشرته بالأكسجين والبيروكسيد. ويمكن بعد ذلك نقل هذه المركبات إلى المحيط الداخلي عبر العمليات التكتونية. يمكن لمثل هذه الآلية أن تقوم بتزويد محيط أوروبا بالأكسجين إلى مستويات مماثلة لمستويات الأرض خلال حوالي 12 مليون سنة، مما قد يتيح وجود أشكال حياة معقدة ومتعددة الخلايا.
تشير الدراسات إلى وجود بحيرات مياه سائلة محصورة بالكامل داخل القشرة الجليدية الخارجية لأوروبا، منفصلة عن المحيط السائل الأعمق الذي يفترض أنه يقع تحته. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد جيوب مائية تشكل تلالًا جليدية على شكل حرف M عند تجميدها على السطح، مماثلة لتلك التي لوحظت في جرينلاند. وإذا تم التأكد من هذه السمات المائية، فإنها ستمثل موائل محتملة إضافية للحياة. علاوة على ذلك، يبدو أن بيروكسيد الهيدروجين منتشر عبر جزء كبير من سطح يوروبا. وبالنظر إلى أن بيروكسيد الهيدروجين يتحلل إلى أكسجين وماء عند مزجه بالماء السائل، يقترح الباحثون أنه يمكن أن يكون بمثابة مصدر طاقة حاسم لأشكال الحياة البدائية. ومع ذلك، في 4 مارس 2024، أفاد علماء الفلك أن سطح يوروبا قد يحتوي على أكسجين أقل بكثير مما كان مقدرًا سابقًا.
تشتمل النماذج المعاصرة للسكن في أوروبا، والتي تم تحديثها في عام 2026، على قاع بحر "هادئ جيولوجيًا". يشير غياب الصدع النشط إلى أن الأنظمة الحرارية المائية عالية الطاقة، مثل "المدخنين السود"، غير محتملة في أوروبا في العصر الحالي. على الرغم من أن دوران السوائل ذات درجة الحرارة المنخفضة قد يستمر في قاع البحر العلوي، إلا أن انخفاض معدل التفاعل بين الماء والصخر من شأنه أن يحد بشكل كبير من الطاقة الكيميائية وأزواج الأكسدة والاختزال الضرورية لدعم الحياة ذاتية التغذية الكيميائية. افترض الباحثون أنه على الرغم من أن أوروبا ربما أظهرت نشاطًا جيولوجيًا أكبر تاريخيًا بسبب ارتفاع الانحراف المداري، إلا أنها قد تفتقر حاليًا إلى الآليات التكتونية اللازمة للحفاظ على محيط حيوي مزدهر. وبالتالي، فإن أي عمليات قادرة على الحفاظ على الظروف الصالحة للسكن في قاع البحر الأوروبي اليوم يجب أن تعمل بشكل مستقل عن النشاط التكتوني المستمر.
تم التعرف على المعادن الشبيهة بالطين، وتحديدًا السيليكات الرقائقية، والتي ترتبط بشكل متكرر بالمواد العضوية على الأرض، على القشرة الجليدية لأوروبا. قد يعزى وجود هذه المعادن إلى حدث تصادم يتضمن كويكبًا أو مذنبًا. افترض بعض العلماء أن الحياة الأرضية يمكن أن تكون قد قذفت إلى الفضاء عن طريق اصطدامات الكويكبات ثم نقلت بعد ذلك إلى أقمار المشتري من خلال آلية تعرف باسم lithopanspermia.
المستقبل البعيد
ستتطور غالبية النجوم الشبيهة بالشمس، عند انتهاء مرحلة تسلسلها الرئيسي، إلى نجوم فرعية عملاقة حمراء، وفي النهاية تتخلص من طبقاتها الخارجية لتصبح أقزامًا بيضاء. عندما تمر الشمس بهذا التحول خلال حوالي 5 مليارات سنة، سيشهد أوروبا تغيرات كبيرة. من المتوقع أن يكون المصير النهائي لأوروبا متوازيًا إلى حد كبير مع مصير أقمار المشتري الجليلية الأخرى وبعض أقمار زحل.
مع توسع المنطقة الصالحة للسكن في الشمس لتشمل أوروبا، ستؤدي الحرارة الشديدة الصادرة عن الشمس العملاقة الحمراء إلى تسامي أو ذوبان جليد أوروبا، مما يؤدي إلى تكوين محيط عالمي عابر. سيواجه نصف الكرة الأرضية المواجه لجوفيان في أوروبا تساميًا أكبر بكثير من نصف الكرة الأرضية المضاد لجوفيان. ستؤدي هذه العملية إلى تطور جو هش من بخار الماء حول أوروبا، والذي من المتوقع أن يستمر لحوالي 0.2 مليار سنة حتى تمتد المنطقة الصالحة للسكن إلى ما بعد القمر. وبعد ذلك، سيتم طرد هذه المياه إلى الفضاء. ومع ذلك، خلال الفترة التي يحتفظ فيها أوروبا بمحيطه، هناك فرصة محتملة لتطور الحياة، نظرًا لأن الحياة الأرضية ظهرت على مدى عدة مئات الملايين من السنين.
أقمار المشتري
- أقمار المشتري
- أقمار غاليليو (أكبر أربعة أقمار للمشتري)
- تصوير خيالي لأقمار المشتري
- كتالوج الحفر في أوروبا
- كتالوج المعالم الجيولوجية في أوروبا
- كتالوج الخطوط في أوروبا
- فرضية الأرض كرة الثلج
- عالم المحيطات
- المياه خارج كوكب الأرض
ملاحظات
المراجع
هارلاند، ديفيد م. (2000). رحلة كوكب المشتري: قصة مهمة غاليليو التابعة لناسا. كتب سبرينغر براكسيس في علم الفلك وعلوم الفضاء. لندن؛ نيويورك: تشيتشيستر: سبرينغر ساينس + بزنس ميديا. ردمك 978-1-85233-301-0.
- هارلاند، ديفيد م. (2000). أوديسة كوكب المشتري: قصة مهمة غاليليو التابعة لناسا. كتب سبرينغر براكسيس في علم الفلك وعلوم الفضاء. لندن؛ نيويورك: تشيتشيستر: سبرينغر ساينس+بيزنس ميديا. رقم ISBN 978-1-85233-301-0.روثيري، ديفيد أ. (1999). الأقمار الصناعية للكواكب الخارجية: عوالم في حد ذاتها (الطبعة الثانية). نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-512555-9.
- ملف أوروبا في وكالة ناسا
- حقائق عن أوروبا في مشاهد من النظام الشمسي
- صور أوروبا في مجلة Planetary Photojournal التابعة لمختبر الدفع النفاث
- خريطة أوروبا مع أسماء المعالم من Planetary Photojournal
- توفر تسميات الكواكب التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية خريطة شاملة وتسميات لأوروبا، مع تفصيل ميزات سطحه.
- أنتج بول شينك صورًا ثلاثية الأبعاد ومقاطع فيديو لمحاكاة التحليق لأوروبا والأقمار الصناعية الأخرى داخل النظام الشمسي الخارجي.
- قام جيسون بيري في مختبر الدفع النفاث بتجميع سلسلة من فسيفساء صور جاليليو الكبيرة عالية الدقة التي تصور التضاريس الأوروبية، وهي متاحة كمجموعات بيانات متميزة: 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7.
- التقطت المركبة الفضائية جاليليو التابعة لناسا مجموعة صور موسعة لأوروبا.
- تم الحصول على عمليات رصد لأوروبا أثناء تحليق المركبة الفضائية جاليليو بالقرب منها.
- تتوفر خريطة تفاعلية ثلاثية الأبعاد لأوروبا من خلال Google Europe 3D.
- أنشأ كيفن إم جيل محاكاة متحركة عالية الدقة لجسر أوروبا.