يمكن أن توفر نظرة جديدة على كيفية تفاعل المواد الكيميائية على قمر المشتري أوروبا معًا رؤية جديدة لكيفية حدوث التفاعلات الكيميائية في القشرة الجليدية للقمر ، على الرغم من درجات الحرارة شديدة البرودة. لأن التفاعل يحدث دون مساعدة من الإشعاع ، يمكن أن يحدث في جميع أنحاء طلاء أوروبا السميك للجليد. إذا حدث ذلك ، فإنه سيجدد التفكير الحالي في كيمياء وجيولوجيا هذا القمر وربما الآخرين.
يوروبا لديها درجات حرارة حوالي 86 إلى 130 كلفن (ناقص 300 إلى ناقص 225 درجة فهرنهايت) ، وفي هذه الظروف شديدة البرودة ، تتطلب معظم التفاعلات الكيميائية ضخ الطاقة من الإشعاع أو الضوء. في أوروبا ، تأتي الطاقة من جزيئات أحزمة إشعاع المشتري. نظرًا لأن معظم هذه الجسيمات تخترق أجزاء من البوصة في السطح ، فإن نماذج كيمياء يوروبا تتوقف عند هذا الحد.
يقول عالم جودارد ريجي هدسون: "عندما يتحدث الناس عن الكيمياء في أوروبا ، فإنهم عادة ما يتحدثون عن ردود الفعل المدفوعة بالإشعاع". قال ريجي هدسون من مختبر الكيمياء الفلكية التابع لوكالة ناسا جودارد: "بمجرد أن تنزل إلى سطح أوروبا ، يكون الجو باردًا وصلبًا ، ولا تتوقع عادةً حدوث الأشياء بسرعة كبيرة في ظل هذه الظروف".
قال مارك لويفلر ، المؤلف الأول على الورقة التي نُشرت في مجلة Geophysical Research Letters: "لكن مع الكيمياء التي نصفها ، يمكن أن يكون لديك ثلج يبلغ ارتفاعه 10 أو 100 متر [حوالي 33 أو 330 قدمًا] ، وإذا كان يحتوي على كبريت ثاني أكسيد مختلط ، سيكون لديك رد فعل ".
يُظهر التحليل الطيفي وجود كبريت في جليد أوروبا ، ويعتقد علماء الفلك أنه ينشأ من براكين قمر المشتري Io ، ثم يصبح متأينًا ويتم نقله إلى يوروبا ، حيث يتم غرسه في الجليد. ولكن في الأصل ، اعتقد الفلكيون أنه لا يمكن أن يحدث تفاعل كبير بين جليد الماء والكبريت.
قام Loeffler و Hudson برش بخار الماء وغاز ثاني أكسيد الكبريت على المرايا ذات الحجم الربع في غرفة عالية التفريغ. لأن المرايا كانت محفوظة عند حوالي 50 إلى 100 كلفن (حوالي 370 إلى سالب 280 درجة فهرنهايت) ، تكثفت الغازات على الفور على شكل جليد. مع استمرار التفاعل ، استخدم الباحثون التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لمراقبة انخفاض تركيزات الماء وثاني أكسيد الكبريت وزيادة تركيزات الأيونات الموجبة والسالبة المتولدة.
حتى مع درجات الحرارة شديدة البرودة ، تفاعلت الجزيئات بسرعة في أشكالها الجليدية. قال لوفلر: "عند 130 كلفن [حوالي 225 درجة فهرنهايت ناقص] ، والتي تمثل النهاية الدافئة لدرجات الحرارة المتوقعة في أوروبا ، يكون هذا التفاعل فوريًا بشكل أساسي". "عند 100 كلفن ، يمكنك تشبع رد الفعل بعد نصف يوم إلى يوم. إذا لم يبد ذلك سريعًا ، فتذكر أنه على المقاييس الزمنية الجيولوجية - بلايين السنين في اليوم تكون أسرع من غمضة عين. "
لاختبار التفاعل ، أضاف الباحثون ثاني أكسيد الكربون المجمد ، والمعروف أيضًا باسم الثلج الجاف ، والذي يوجد عادة في الأجسام الجليدية ، بما في ذلك يوروبا. قال هدسون: "إذا كان ثاني أكسيد الكربون المجمد قد أوقف التفاعل ، لما كنا مهتمين تقريبًا ، لأن التفاعل ربما لن يكون مناسبًا للكيمياء الأوروبية. سيكون فضول المختبر ". لكن رد الفعل استمر ، مما يعني أنه يمكن أن يكون مهمًا في أوروبا وكذلك جانيميد وكاليستو ، واثنين آخرين من أقمار المشتري ، وأماكن أخرى حيث يوجد كل من الماء وثاني أكسيد الكبريت.
حوّل التفاعل ربع إلى ما يقرب من ثلث ثاني أكسيد الكبريت إلى منتجات مختلفة. قال لوفلر: "هذا عائد مرتفع بشكل غير متوقع لهذا التفاعل الكيميائي". "كنا سنكون سعداء بنسبة خمسة بالمائة."
علاوة على ذلك ، ستتفاعل الأيونات الموجبة والسالبة الناتجة مع الجزيئات الأخرى. يمكن أن يؤدي هذا إلى بعض الكيمياء المثيرة للاهتمام ، خاصة لأن البيسلفيت ، وهو نوع من أيون الكبريت ، وبعض المنتجات الأخرى من هذا التفاعل مستقر للحرارة بما يكفي لاستمراره لبعض الوقت.
ومن المؤكد أن هذه النتيجة الجديدة ستدفع عمليات رصد جديدة عن بعد ليوروبا لمعرفة ما إذا كان يمكن العثور على أدلة على أي منتجات قائمة على التفاعل.
المصدر: JPL
