טלסקופ ג'יימס ווב מצא מקור פחמן על פני ירח אירופה של צדק

ירח צדק אירופה הוא אחד מקומץ עולמות במערכת השמש שלנו שעשויים להכיל תנאים מתאימים לחיים. מחקרים קודמים הראו שמתחת לקרום המים-קרח שלו שוכן אוקיינוס מלוח של מים נוזליים עם קרקעית ים סלעית. עם זאת, מדענים פלנטריים לא אישרו אם האוקיינוס הזה מכיל את הכימיקלים הדרושים לחיים, במיוחד פחמן. אסטרונומים המשתמשים בנתונים מטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א זיהו פחמן דו חמצני באזור ספציפי על פני השטח הקפואים של אירופה. ניתוח מצביע על כך שמקורו של פחמן זה כנראה באוקיינוס התת-קרקעי ולא הגיע על ידי מטאוריטים או מקורות חיצוניים אחרים. יתר על כן, הוא הופקד בטווח זמן גיאולוגי עדכני. לגילוי זה יש השלכות חשובות על יכולת הישיבות הפוטנציאלית של האוקיינוס של אירופה.

מצלמת NIRCam של טלסקופ החלל ג'יימס ווב צילמה תמונה זו של פני השטח של ירח צדק אירופה / NASA

"על כדור הארץ, החיים אוהבים גיוון כימי - כמה שיותר גיוון, כך טוב יותר. אנחנו חיים מבוססי פחמן. הבנת הכימיה של האוקיינוס של אירופה תעזור לנו לקבוע אם הוא עוין את החיים כפי שאנו מכירים אותם, או שהוא עשוי להיות מקום טוב לחיים", אמר ג'רונימו וילנויבה (Geronimo Villanueva) ממרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א בגרינבלט, מרילנד, המחבר הראשי של אחד משני מאמרים עצמאיים המתארים את הממצאים. "עכשיו אנחנו חושבים שיש לנו עדויות תצפיתיות שהפחמן שאנו רואים על פני אירופה הגיע מהאוקיינוס. זה לא דבר טריוויאלי. פחמן הוא מרכיב חיוני מבחינה ביולוגית", הוסיפה סמנתה טרמבו (Samantha Trumbo) מאוניברסיטת קורנל באיתקה, ניו יורק, המחברת הראשית של המאמר השני המנתח את הנתונים הללו. באוקטובר 2024 נאס"א מתכננת לשגר את חללית אירופה קליפר (Europa Clipper spacecraft) שלה, שתבצע עשרות טיסות יעף מעל אירופה כדי להמשיך ולחקור אם יכולים להיות בו תנאים מתאימים לחיים. ווב מגלה שעל פני השטח של אירופה, פחמן דו חמצני נמצא בשכיחות הגבוהה ביותר באזור הנקרא טארה רג'יו (Tara Regio) - אזור צעיר מבחינה גיאולוגית שעלה אל פני השטח ומכונה "שטח כאוס". הקרח על פני השטח הופרע, וסביר להניח שהיו חילופי חומרים בין האוקיינוס התת-קרקעי למשטח הקרח. "תצפיות קודמות מטלסקופ החלל האבל מראות עדויות למלח שמקורו באוקיינוס בטארה רג'יו", הסבירה טרמבו. "עכשיו אנחנו רואים שגם פחמן דו חמצני מרוכז מאד שם. אנחנו חושבים שזה מרמז שמקורו האולטימטיבי של הפחמן כנראה באוקיינוס הפנימי". "מדענים מתלבטים עד כמה האוקיינוס של אירופה מתחבר לפני השטח שלו. אני חושב שהשאלה הזו הייתה מניע גדול לחקר אירופה", אמר וילנויבה. "זה מצביע על כך שנוכל אולי ללמוד כמה דברים בסיסיים על הרכב האוקיינוס עוד לפני שאנחנו קודחים דרך הקרח כדי לקבל את התמונה המלאה". שני הצוותים זיהו את הפחמן הדו-חמצני באמצעות נתונים מיחידת השטח האינטגרלית של ספקטרוגרף תת אדום (NIRSpec) של ווב. מכשיר זה מספק ספקטרום ברזולוציה של 320 על 320 ק"מ של פני השטח של אירופה, שקוטרו 3128 ק"מ, מה שמאפשר לאסטרונומים לקבוע היכן נמצאים כימיקלים ספציפיים.

גרפיקה זו מציגה מפה של פני השטח של אירופה בעזרת NIRCam על טלסקופ החלל ג'יימס ווב. בלוח הראשון ומפות קומפוזיציה שנגזרות מנתוני NIRSpec/IFU (יחידת השדה האינטגרלית של ספקטרוגרף אינפרא אדום) של ווב בשלושת הלוחות הבאים. במפות הקומפוזיציה, הפיקסלים הלבנים תואמים לפחמן דו חמצני באזור בקנה מידה גדול של שטח כאוס המכונה Tara Regio (במרכז ומימין), עם ריכוזים נוספים בתוך חלקים של אזור הכאוס Powys Regio (משמאל). הלוח השני והשלישי מראים עדויות לפחמן דו חמצני גבישי, בעוד שהפאנל הרביעי מצביע על צורה מורכבת ואמורפית של פחמן דו חמצני.

פחמן דו חמצני אינו יציב על פני השטח של אירופה. לכן, המדענים אומרים כי סביר להניח שהוא סופק בטווח זמן גיאולוגי עדכני - מסקנה שחוזקה על ידי ריכוזו באזור של שטח צעיר. "התצפיות הללו לקחו רק דקות ספורות מזמנו של המצפה", אמרה היידי האמל (Heidi Hammel) מאיגוד האוניברסיטאות למחקר באסטרונומיה, מדענית בין-תחומית של ווב המובילה את תצפיות מחזור 1 של ווב במערכת השמש. "אפילו עם פרק הזמן הקצר הזה, הצלחנו לעשות מדע גדול באמת. העבודה הזו נותנת רמז ראשון לכל המדע המדהים של מערכת השמש שנוכל לעשות עם ווב". הצוות של וילנואבה גם חיפש עדויות לתימרה של אדי מים שמתפרצים מפני השטח של אירופה. חוקרים שהשתמשו בטלסקופ החלל האבל של נאס"א דיווחו על גילויים טנטטיביים של תימרות בשנים 2013, 2016 ו-2017. עם זאת, קשה היה למצוא הוכחות סופיות. הנתונים החדשים של ווב לא מראים שום עדות לפעילות תימרות, מה שאפשר לצוות של וילנואבה להגדיר גבול עליון קפדני על קצב החומר שעלול להיפלט. הצוות הדגיש, עם זאת, שאי זיהוים אינו שולל תימרות. "תמיד קיימת אפשרות שהתימרות האלה משתנות ושאפשר לראות אותן רק בזמנים מסוימים. כל מה שאנחנו יכולים לומר ב-100% ביטחון הוא שלא זיהינו תימרה באירופה כשעשינו את התצפיות האלה עם ווב", אמרה האמל. ממצאים אלה עשויים לעזור ליידע את משימת אירופה קליפר של נאס"א, כמו גם את ESA (סוכנות החלל האירופית) הקרובה למשימת Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE).

מקור: Webb Space Telescope