Oamenii de ştiinţă ai NASA au descoperit că Europa, una din lunile lui Jupiter, are o chimie ascunsă. Din cauza faptului că Jupiter este departe de Soare, lumina şi căldura nu ajung în cantităţi însemnate pe Europa, făcând reacţiile chimice aproape imposibile.
"Când oamenii vorbesc despre chimia de pe satelitul Europa, de obicei vorbesc despre reacţiile cauzate de radiaţii," spune omul de ştiinţă Mark Loeffler, prim-autor al articolul publicat pe 2 octombrie în Geophysical Research Letters. Asta se întâmplă deoarece temperatura lunii variază între 86 şi 130 de grade Kelvin (-187 şi -143 de grade Celsius). Între aceste temperaturi extreme, multe reacţii chimice au nevoie de radiaţie sau lumină pentru a avea loc. Pe Europa, energia vine de la particulele din centura de radiaţii a planetei Jupiter. Deoarece multe dintre aceste particule pătrund doar la câteva fracţiuni de inch sub suprafaţa lunii, modelele despre procesele chimice de pe Europa se opresc aici.
"Odată ce ajungi sub suprafaţa Furopei, totul este rece şi solid, şi nu te aştepţi ca lucrurile să se întâmple foarte repede în acele condiţii", explică Reggie Hudson, coautor al articolului mai sus menţionat şi Associate Lab Chief la Goddard's Astrochemistry Laboratory.
"Dar cu chimia pe care noi o descriem," adaugă Loeffler, "poţi să ai gheaţă între 10 şi 100 de metri grosime, iar dacă aceasta este amestecată cu dioxid de sulf, poate avea loc o reacţie chimică."
"Acesta este un rezultat extrem de important pentru înţelegerea chimiei şi geologiei suprafeţei îngheţate a Europei", declară Robert E. Johnson, expert în chimia indusă de radiaţii pe alte planete şi John Lloyd Newcomb, Profesor de Ingineria Fizicii la Universitatea Statului Virginia din Charlottesville.
Suprafaţa îngheţată a Europei este înfăţişată în imaginea de mai sus ca presărată de crăpături, creste şi "teren haotic", acolo unde suprafaţa a fost perturbată şi bucăţi de gheaţa s-au mişcat. Noi experimente de laborator au arătat că gheaţa şi dioxidul de sulf îngheţat reacţionează chiar şi la temperaturile polare de pe Europa. Deoarece reacţia se realizează fără ajutorul radiaţiilor, aceasta ar putea avea loc în tot volumul stratului gros de gheaţă al acestei luni – un rezultat ce ar revizui gândirea curentă despre chimia şi geologia acestei luni şi probabil şi a altora.
Credit imagine: NASA/JPL/University of Arizona
Din observaţii la distanţă, astronomii ştiu că sulful este prezent în gheaţa de pe Europa. Sulful îşi are originea în vulcanii lunii lui Jupiter, Io, de unde devine ionizat şi este transportat pe Europa, unde este apoi încorporat în gheaţă. "Totuşi," spune Johnson, "soarta sulfului încorporat sau de la suprafaţă nu este înţeleasă şi depinde de geologia şi chimia din crusta de gheaţă".
În experimentele ce au simulat condiţiile de pe Europa, Loeffler şi Hudson au pulverizat vapori de apă şi dioxid de sulf pe oglinzi de dimensiunile unei monede într-o cameră vidată. Deoarece oglinzile erau ţinute la temperaturi cuprinse între 50-100 grade Kelvin (-223 şi -173 de grade Celsius), gazele au condensat imediat sub formă de gheaţă. Cercetătorii au folosit spectroscopie cu infraroşii pentru a observa scăderea în concentraţiile de apă şi dioxid de sulf şi creşterea în concentraţie de ioni pozitivi şi negativi generaţi.
În ciuda frigului extrem, moleculele au reacţionat repede în formele lor îngheţate. "La 130 Kelvin (-143 de grade Celsius), care reprezintă temperaturile calde de pe Europa, această reacţie este instantanee," spune Leoffler. "La 100 de grade Kelvin, poţi satura reacţia după jumătate de zi până la o zi. Dacă asta nu sună ca o reacţie rapidă, amintiţi-vă că pentru intervalele de timp geologice - miliarde de ani - o zi este o mai rapidă decât o clipită."
Pentru a testa reacţia, cercetătorii au adăugat dioxid de carbon îngheţat (zăpadă carbonică), care este găsit în corpurile îngheţate, inclusiv Europa. "Dacă dioxidul de carbon îngheţat ar fi blocat reacţia, nu am fi nici pe departe interesaţi," explică Hudson, "deoarece atunci reacţia nu ar fi relevantă pentru chimia Europei. Ar fi o curiozitate de laborator." Dar reacţia a continuat, ceea ce ar putea fi un rezultat important pentru reacţiile posibile de pe Europa, dar şi de pe Ganymede si Callisto, alte două luni ale lui Jupiter, cât şi pe alte planete sau luni unde apa şi dioxidul de sulf sunt prezente.
Reacţia a convertit un sfert până la o treime din dioxidul de sulf. "Acesta este un randament neaşteptat de mare pentru această reacţie chimică," spune Loeffler. "Am fi fost fericiţi şi cu 5%." Mai important, ionii pozitivi şi negativi produşi vor reacţiona cu alte molecule. Asta ar putea conduce la o chimie neobişnuită, în special pentru că bisulfitul (HSO3–), un tip de ion de sulf, şi alţi produşi de reacţie sunt refractari - destul de stabili pentru a rămâne prin preajmă pentru ceva timp.
Robert Carlson, cercetător la Jet Propulsion Laboratory al NASA din Pasadena, California ce colaborează cu alţi doi cercetători, spune că indicii ale reacţiei apei cu dioxid de sulf în formă solidă au fost găsite, dar nu au fost explicate. "Rezultatele lui Loeffler şi Hudson arată că au loc reacţii interesante acid-bază," declară acesta. "Sunt nerăbdător să văd ce se poate întâmpla când alte mostre sunt adăugate şi cum micile cantităţi de dioxid de sulf de pe suprafeţele sateliţilor afectează chimia".
Testul final al experimentelor din laborator este descoperirea unor produşi ai reacţiilor în datele colectate din observaţiile de la distanţă sau în viitoare vizite pe Europa. Johnson este de acord că dacă dioxidul de sulf din subsolul Europei "reacţionează şi formează substanţe refractoare, după cum sunt de părere cercetătorii, atunci imaginea se schimbă complet. Asta nu numai că va afecta înţelegerea pe care o avem acum despre Europa, dar va afecta modelele pe care le utilizăm pentru dezvoltarea instrumentelor pentru viitoarea misiune aflată deocamdată în stadiu de propunere, Jupiter-Europa Orbiter."
Articol tradus de pe NASA.gov.
Traducător: Silvia Borlea
