Có thể có núi lửa ở đáy đại dương dưới băng của Europa
Trong khoảng ba năm tới, NASA có kế hoạch phóng một tàu quỹ đạo robotic nghiên cứu mặt trăng bí ẩn Europa của Sao Mộc. Nó được gọi là sứ mệnh Europa Clipper, sẽ dành 4 năm quay quanh Europa để tìm hiểu thêm về tảng băng, cấu trúc bên trong, thành phần hóa học và hoạt động của chùm lông. Trong quá trình này, NASA hy vọng sẽ tìm ra bằng chứng giúp giải quyết cuộc tranh luận đang diễn ra về việc liệu Europa có chứa sự sống bên trong nó hay không.
Đương nhiên, các nhà khoa học đặc biệt tò mò về những gì mà sứ mệnh Clipper có thể tìm thấy, đặc biệt là bên trong Europa. Theo nghiên cứu và mô hình mới được hỗ trợ bởi NASA, có thể hoạt động núi lửa đã xảy ra trên đáy biển trong quá khứ – điều có thể vẫn đang diễn ra. Nghiên cứu này là mô hình 3D chi tiết và kỹ lưỡng nhất về cách thức sản sinh và truyền nhiệt bên trong cũng như tác động của điều này lên mặt trăng.
Nghiên cứu, được công bố gần đây trên Geophysical Analysis Letters, cũng đã được trình bày tại Hội nghị Khoa học Hành tinh và Mặt trăng lần thứ 52, được tổ chức hầu như từ ngày 15 đến ngày 19 tháng 3. Nhóm chịu trách nhiệm do nhà địa vật lý Marie Behounkova Đại học Charles ở Cộng hòa Séc dẫn đầu, cùng với các nhà nghiên cứu từ Laboratoire de Planétologie et Géodynamique tại Đại học Nantes và Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL).
Bức xạ từ Sao Mộc có thể phá hủy các phân tử trên bề mặt Europa. Vật chất từ đại dương của Europa kết thúc trên bề mặt sẽ bị phóng xạ bắn phá, có thể phá hủy bất kỳ cấu trúc sinh học hoặc dấu hiệu hóa học nào có thể ám chỉ sự hiện diện của sự sống. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Kể từ khi tàu Du hành 1 và 2 đi qua hệ thống Sao Mộc vào năm 1979, các nhà khoa học đã suy đoán rằng có thể có một đại dương ẩn mình bên dưới lớp vỏ băng giá của Europa. Kể từ đó, nhiều bằng chứng đã xuất hiện xác nhận lý thuyết này, từ dữ liệu về từ trường của mặt trăng đến hoạt động của chùm tia trên bề mặt của nó. Để phá vỡ nó, họ đưa ra giả thuyết rằng sự tương tác của Europa với lực hấp dẫn mạnh mẽ của sao Mộc gây ra sự uốn cong thủy triều bên trong nó.
Sự uốn dẻo này tạo ra năng lượng, được chuyển hóa thành nhiệt và từ từ rò rỉ từ lõi (bao gồm các khoáng chất sắt-niken và silicat) vào lớp phủ băng giá, dẫn đến các miệng phun thủy nhiệt và đại dương nước ấm. Ngoài việc cho phép có một đại dương bên trong, các nhà khoa học cũng đã suy đoán trong nhiều thập kỷ rằng Europa cũng có thể trải qua hoạt động núi lửa ở ranh giới lõi-lớp phủ của nó theo cách tương tự như mặt trăng Io của sao Mộc.
Là vệ tinh trong cùng của các vệ tinh lớn nhất của Sao Mộc, Io trải qua sự uốn cong của thủy triều dữ dội bên trong nó, đó là lý do tại sao nó được bao phủ bởi hàng trăm ngọn núi lửa. Những thứ này phun ra dung nham, khí núi lửa và bụi cách bề mặt tới 400 km (250 mi), sau đó được tích điện bởi từ trường của Sao Mộc để tạo ra một hình xuyến plasma tràn đầy năng lượng. Plasma này có liên quan đến hoạt động cực quang dữ dội trong bầu khí quyển phía trên của Sao Mộc.
Vì Europa ở xa Io hơn so với hành tinh chủ của nó, các nhà khoa học tự nhiên tự hỏi liệu tác động của sự uốn cong của thủy triều có đủ để tạo ra hoạt động núi lửa bên dưới bề mặt băng giá của mặt trăng hay không. Giờ đây, các mô hình do Behounkova và các đồng nghiệp của cô tạo ra đã chỉ ra rằng có thể có đủ nhiệt để làm tan chảy một phần lớp đá ở ranh giới lõi-lớp phủ, dẫn đến hoạt động núi lửa dưới đáy đại dương.
Hình ảnh minh họa cách hoạt động của núi lửa trong nội thất của Europa. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech / Michael Carroll
B? Hounková và các đồng nghiệp của bà dự đoán thêm rằng hoạt động núi lửa có nhiều khả năng xảy ra gần các cực của Europa, đây là nơi nhiệt được tạo ra nhiều nhất bên trong. Có lẽ quan trọng nhất, họ đã xem xét hoạt động của núi lửa này có thể đã phát triển như thế nào theo thời gian, vì các nguồn năng lượng tồn tại lâu dài có nhiều khả năng dẫn đến sự xuất hiện của sự sống. Núi lửa, nếu có, có thể là thứ đang cung cấp năng lượng cho các hệ thống thủy nhiệt giống như những gì được tìm thấy dưới đáy đại dương ở đây trên Trái đất.
Xung quanh các miệng phun thủy nhiệt này, sự tương tác của magma nóng với nước biển đã tạo ra năng lượng hóa học dồi dào cung cấp cho các dạng sống năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho quá trình trao đổi chất (chứ không phải ánh sáng mặt trời). Trên thực tế, có nhiều nhà khoa học suy đoán rằng sự sống xuất hiện xung quanh các miệng phun thủy nhiệt dưới đáy đại dương hàng tỷ năm trước. Trên Europa, một cơ chế tương tự có thể cung cấp năng lượng cho các dạng sống vì chúng cũng không thể tiếp cận với ánh sáng mặt trời. Như Behounkova đã nói trong một thông cáo báo chí gần đây từ NASA JPL:
“Phát hiện của chúng tôi cung cấp thêm bằng chứng cho thấy đại dương dưới bề mặt của Europa có thể là môi trường thích hợp cho sự xuất hiện của sự sống. Europa là một trong những thiên thể hành tinh hiếm hoi có thể đã duy trì hoạt động núi lửa trong hàng tỷ năm và có thể là thiên thể duy nhất ngoài Trái đất có các hồ chứa nước lớn và nguồn năng lượng tồn tại lâu dài ”.
Khi đến đích vào năm 2030, Europa Clipper sẽ đo lực hấp dẫn và từ trường của mặt trăng để tìm các dấu hiệu dị thường. Đây có thể là một dấu hiệu về hoạt động núi lửa dưới bề mặt đã được dự đoán bởi nghiên cứu mới này, đặc biệt là xung quanh các cực. Công bằng mà nói, tàu quỹ đạo Clipper không được thiết kế cho thiên văn học, một lĩnh vực nghiên cứu liên ngành nghiên cứu các điều kiện liên quan đến sự sống trên các thiên thể ngoài Trái đất.
Tuy nhiên, việc trinh sát chi tiết Europa của nó sẽ cho phép các nhà thiên văn học đặt ra những hạn chế chặt chẽ hơn đối với khả năng sinh sống của Europa. Robert Pappalardo, Nhà khoa học của Dự án cho sứ mệnh Europa Clipper tại NASA JPL, cho biết: “Triển vọng về một vùng nội địa nóng, nhiều đá và núi lửa trên đáy biển Europa làm tăng khả năng đại dương của Europa có thể là một môi trường sống được. “Chúng tôi có thể kiểm tra điều này với các phép đo trọng lực và cấu tạo theo kế hoạch của Europa Clipper, đây là một triển vọng thú vị.”
Ngoài việc thu hẹp phạm vi tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất, việc tìm hiểu khả năng sinh sống của Europa sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách sự sống phát triển trên Trái đất. Các nhiệm vụ tương tự được gửi đến các “Thế giới Đại dương” khác như Ganymede, Titan, Enceladus và Triton, có khả năng mang lại cái nhìn sâu sắc có giá trị ngang nhau về việc liệu chúng có thể hỗ trợ sự sống hay không. Ngoài việc giải quyết bí ẩn về nguồn gốc của sự sống, dữ liệu này cũng có thể chỉ ra con đường hướng tới sự sống trên các hành tinh ngoài hệ mặt trời.
Ai biết? Rất có thể “Thế giới Đại dương” (chứ không phải các hành tinh đá) là nơi tốt nhất để tìm kiếm sự sống trong Vũ trụ.
Đọc thêm: NASA, Thư khoa học địa vật lý
Như thế này:
Đang tải…
