Mặt trăng băng giá Europa của sao Mộc là một trong những địa điểm hứa hẹn nhất trong Hệ Mặt trời để tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất. Giống như mặt trăng Enceladus của sao Thổ, có bằng chứng mạnh mẽ rằng Europa có một đại dương lỏng dưới bề mặt bên dưới lớp vỏ băng giá của nó và nếu sự sống trên Trái đất đã dạy chúng ta điều gì đó, thì đó là nơi bạn tìm thấy nước, bạn thường tìm thấy sự sống.
Đây là điều làm cho các mặt trăng băng giá của Hệ Mặt trời trở thành những địa điểm thú vị để tìm kiếm các điều kiện có thể ở được và chín muồi để tìm ra ít nhất một phần câu trả lời cho câu hỏi dai dẳng ‘liệu chúng ta có bao giờ tìm thấy sự sống ngoài Trái đất không?’ Điều gì làm cho một hành tinh có thể ở được?
Hai nhiệm vụ sắp tới, Europa Clipper của NASA và JUICE (Nhà thám hiểm mặt trăng băng giá của sao Mộc) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu/NASA sẽ được khởi động trong vài năm tới và sẽ cung cấp cho các nhà khoa học hành tinh nhiều dữ liệu hơn để nghiên cứu trong quá trình phân tích Europa như một hành tinh có khả năng sinh sống được. thế giới.
Một nghiên cứu gần đây của Murthy Gudipati và Bryana Henderson tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA cùng với Fred Bateman tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, đã xem xét khả năng sinh sống tiềm năng của Europa và phát hiện ra một điều khá ngoạn mục: mặt trăng băng giá có thể phát sáng trong bóng tối.
Chúng tôi đã nói chuyện với Tiến sĩ Murthy Gudipati, nhà khoa học chính tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California, để tìm hiểu thêm.
Europa được cho là có các đại dương lỏng bên trong được bao phủ bởi lớp băng rất lạnh, lớp băng này tiếp xúc với lõi đá của nó và hấp thụ các khoáng chất.
Ngoài ra còn có sự giãn nở và co lại của Europa diễn ra do lực thủy triều của Sao Mộc, do đó có năng lượng được tạo ra bên trong.
Như chúng ta đã biết, đối với sự sống, chúng ta cần khoáng chất, nước, năng lượng và chất hữu cơ, và vì những thứ này dường như có sẵn trên Europa nên mọi người nghĩ rằng phần bên trong của nó có thể ở được.
Europa đang ở trong một tình huống đặc biệt khi là một trong bốn mặt trăng Galilê lớn quay quanh Sao Mộc, một hành tinh có từ trường rất mạnh.
Vì điều này và vì Io, mặt trăng gần nhất, có hoạt động núi lửa cực kỳ cao (như nhà khoa học Du hành vũ trụ Linda Morabito đã phát hiện), bạn nhận được các ion và electron được tạo ra và tăng tốc bởi từ trường của Sao Mộc, nghĩa là bề mặt của Europa nhận được một lượng bức xạ rất cao.
Vì vậy, trong khi nội thất có thể ở được, bề mặt thì hoàn toàn không.
Một trong những mục tiêu nghiên cứu ban đầu của chúng tôi là tìm hiểu độ sâu của các electron xuyên qua bề mặt Europa. Chúng càng đi sâu thì chúng càng có thể gây ra nhiều thiệt hại hơn, đặc biệt là đối với vật liệu hữu cơ.
Mục đích của chúng tôi là xem vật chất hữu cơ sẽ bị phá hủy như thế nào nếu được đưa lên bề mặt từ các đại dương.
Chúng tôi cần một thiết bị có thể chứa lõi băng vài chục centimet ở nhiệt độ gần 100K (–173ºC), vì vậy chúng tôi đã chế tạo Phòng chứa băng để Thử nghiệm Môi trường Bức xạ và Điện tử Năng lượng Cao (ICE-HEART) của Europa.
Chúng tôi đã mang nó đến Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ ở Gaithersburg, Maryland, nơi họ có nguồn điện tử năng lượng cao.
Thí nghiệm được thực hiện trong các bức tường bê tông và chì với các cảm biến được triển khai và để hiểu những gì đang diễn ra một cách trực quan, chúng tôi cũng đã triển khai một máy quay.
Chúng tôi bắt đầu phân tích dữ liệu để xác định độ sâu của các electron và bức xạ thứ cấp [tia X] phát ra. Mục tiêu chính là để hiểu được điều này, cũng như sự khác biệt của hỗn hợp đá-muối đông lạnh với nước đá tinh khiết. Ánh sáng đến như một sự ngạc nhiên – như một sự tình cờ.
Chúng tôi thấy rằng khu vực trên băng nơi các electron đang bắn phá đang phát sáng. Từ nước đá, chúng tôi chuyển sang ngâm nước muối, nhưng không có ánh sáng; vì vậy chúng tôi nghĩ rằng có điều gì đó không ổn; sau đó chúng tôi quay trở lại nước và nó đang phát sáng.
Đó là khoảnh khắc “Aha” đối với chúng tôi. Chúng tôi nhận ra ánh sáng phát ra từ băng và bằng cách nào đó nó được xác định bởi thành phần của băng.
Nếu sứ mệnh Europa Clipper sắp tới của NASA có thể nhìn thấy các hiệu ứng tương tự như những gì chúng tôi đã tìm thấy, thì các quan sát sẽ giúp chúng tôi xác định thành phần bề mặt.
Europa được cho là có bề mặt trẻ, nghĩa là sự trao đổi giữa bề mặt với bề mặt dưới bề mặt sẽ diễn ra trong vòng 50 đến 60 triệu năm. Điều đó còn rất trẻ: bề mặt Mặt trăng của chúng ta hàng tỷ năm tuổi.
Vì vậy, chúng ta có thể sử dụng thành phần bề mặt và lập mô hình cách nó ánh xạ tới thành phần đại dương. Chúng ta không thể nói về sự sống, nhưng dựa trên việc xác định thành phần bề mặt, đặc biệt là độ mặn, chúng ta có thể ước tính độ mặn của đại dương.
Đổi lại, điều đó có thể được so sánh với độ mặn của đại dương của chúng ta để xem liệu nó có thuận lợi cho sự sống hay không.
Đối với màu sắc, có lẽ chúng ta cần sử dụng trí tưởng tượng của mình! Chúng tôi đã lấy được các màu gần đúng dựa trên sự phân bố quang phổ.
Đối với nước đá, trung bình, thứ này trông giống như ánh sáng trắng, nhưng sau đó magie sulphate phát sáng nhiều hơn thành màu đỏ và natri sunfat cũng có một số thành màu đỏ, trong khi các khoáng chất khác có ánh sáng xanh lam mạnh hơn.
Tôi muốn nói rằng Europa dự kiến sẽ có ánh sáng trắng pha chút xanh lam, xanh lục hoặc đỏ – có thể giống như một bức tranh khảm nếu chúng ta có các bố cục khác nhau.
Khi Europa Clipper ghé thăm trong khoảng 10 năm tới, sẽ thật tuyệt vời khi nhìn thấy ánh sáng rực rỡ của Europa vào ban đêm.
Cuộc phỏng vấn này ban đầu xuất hiện trong số tháng 2 năm 2021 của BBC Sky at Night Magazine .