Badacze od lat zastanawiali się, skąd biorą się ogromne różnice w zawartości wody na najbliższych Jowiszowi księżycach. Io i Europa krążą obok siebie, a jednak są zupełnie inne: pierwszy jest suchym, wulkanicznym światem, drugi ma lodową skorupę i pod nią prawdopodobnie ocean ciekłej wody. Najnowsze badania wskazują, że ta różnica może sięgać samych początków ich formowania.
Różne początki — od tego zależy obecność wody
Zespół naukowców z Uniwersytetu Aix-Marseille przeprowadził zaawansowane symulacje numeryczne, aby zrozumieć, jak powstawały księżyce Jowisza. Badacze wzięli pod uwagę różne źródła ciepła obecne we wczesnym układzie Jowisza — między innymi energię akrecji, rozpad promieniotwórczy oraz pływy grawitacyjne powodowane przez ogromną planetę. Wyniki analiz wskazują, że różnica w zawartości wody między Io a Europą nie jest efektem późniejszej utraty substancji lotnych, ale wynika z tego, z jakich materiałów każdy z tych księżyców się formował.
Według badaczy Io powstał z suchych składników, które zawierały niewiele lub wcale wody. Europa natomiast uformowała się z materiałów bogatych w lód wodny — dlatego od początku miała znacznie więcej wody w swojej strukturze. Taki kontrast w „pierwotnym zestawie składników” wpływa na ich obecny wygląd i skład chemiczny.
Jedna z wcześniejszych hipotez głosiła, że Io mógł utracić wodę w trakcie swej ewolucji — na przykład przez silne promieniowanie czy procesy ucieczki atmosferycznej. Jednak symulacje przeprowadzone przez francuski zespół pokazują, że fizyka takich procesów nie pozwala na tak dużą utratę wody, jaką musiałby stracić Io, gdyby pierwotnie był bogaty w lód. Oznacza to, że już podczas akrecji materii wokół Jowisza Io był „suchy”, a Europa „mokra”, i żadne późniejsze wydarzenia nie mogły tego zasadniczo zmienić.
Dla naukowców to ważny wniosek: obecny kontrast w składzie wodnym tych dwóch księżyców trzeba wyjaśniać nie przez ich późniejszą historię, lecz przez warunki panujące w miejscu i czasie ich narodzin.
Co dalej? Misje kosmiczne dostarczą nowych danych
Obecne modele i symulacje dają silne przesłanki ku temu, by uznać, że pierwotne środowisko formowania się księżyców Jowisza ustaliło ich zawartość wody. Jednak badacze liczą na dokładniejsze dane z przyszłych misji kosmicznych.
Już w nadchodzącej dekadzie planowane są dwie misje, które przeprowadzą szczegółowe badania księżyców Jowisza:
- Europa Clipper NASA,
- JUICE Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Szczególnie interesujące będą obserwacje i pomiary pióropuszy lodu wodnego, które mogą tryskać spod powierzchni Europy — ich analiza pomoże lepiej zrozumieć skład chemiczny i historię wody na tym księżycu.
Znaczenie odkrycia
Nowe ustalenia zmieniają sposób, w jaki myślimy o wczesnej historii księżyców olbrzymich planet. Jeśli różnice w wodzie były ustalone już w momencie formowania, oznacza to, że proces akrecji i lokalne warunki w dysku protoplanetarnym miały kluczowy wpływ na to, kim dziś są Io i Europa. To z kolei wpływa na nasze rozumienie potencjalnej habitowalności i ewolucji innych lodowych światów w Układzie Słonecznym i poza nim.
