ยูโรปาเป็นวัตถุแข็งที่เรียบที่สุดในระบบสุริยะของเรา เนื่องจากมีความหนาเปลือกน้ำแข็ง- แต่ภายใต้รูปลักษณ์ภายนอกที่เรียบหรูดาวพฤหัสบดีดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับสี่ของดวงจันทร์ดูเหมือนจะเก็บงำความลับไว้ นั่นคือมหาสมุทรที่ลึกและเค็มและน่าสนใจศักยภาพในการดำรงชีวิตของมนุษย์ต่างดาว-
มหาสมุทรนั้นทำให้ยุโรปเป็นเป้าหมายหลักสำหรับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งรวมถึงภารกิจในยานอวกาศสองภารกิจที่แยกจากกันซึ่งมีกำหนดส่งไปยังดาวพฤหัสในอีกสองปีข้างหน้า
และแม้ว่าจะต้องใช้เวลาหลายปีกว่าที่ยานสำรวจทั้งสองลำจะมาถึง นักวิทยาศาสตร์ก็กำลังฉายแสงเหนือยุโรปด้วยวิธีอื่น โดยรวบรวมข้อมูลเชิงลึกจากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ การบินผ่านยานสำรวจครั้งก่อน การทดลองในห้องปฏิบัติการ และการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
ในการศึกษาใหม่นักวิจัยจาก Jet Propulsion Laboratory (JPL) ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียในสหรัฐอเมริกาและมหาวิทยาลัยฮอกไกโดในญี่ปุ่นใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของ NASA เพื่อตรวจสอบพฤติกรรมแปลกๆ ของยูโรปาที่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก: เหตุใดเปลือกน้ำแข็งจึงหมุนเร็วกว่าภายใน
จากการวิจัยของพวกเขา การหมุนที่ไม่ซิงค์กันของพื้นผิวอาจเกิดจากกระแสน้ำในมหาสมุทรที่พัดมาจากด้านล่าง Hamish Hay ผู้เขียนนำและนักวิจัย JPL กล่าวว่านั่นเป็นการเปิดเผยครั้งใหญ่ ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด อธิบาย มันเป็นการเปิดเผยที่สามารถเสนอเบาะแสใหม่เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นข้างใต้นั้น
“ก่อนหน้านี้ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากการทดลองในห้องปฏิบัติการและการสร้างแบบจำลองว่าความร้อนและความเย็นของมหาสมุทรยุโรปอาจขับเคลื่อนกระแสน้ำ” เฮย์พูดว่า- “ตอนนี้ผลลัพธ์ของเราเน้นย้ำถึงความสัมพันธ์ระหว่างมหาสมุทรกับการหมุนของเปลือกน้ำแข็งที่ไม่เคยมีการพิจารณามาก่อน”
เปลือกน้ำแข็งลอยอยู่ในมหาสมุทรยุโรป จึงสามารถหมุนได้อย่างอิสระจากส่วนอื่นๆดวงจันทร์รวมถึงมหาสมุทร ภายในที่เป็นหิน และแกนกลางที่เป็นโลหะ นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าแรงที่ขับเคลื่อนการหมุนของเปลือกโลกนั้นลึกลับมาก
ยูโรปาอยู่ภายใต้การงอของกระแสน้ำโดยดาวพฤหัสบดีซึ่งบิดเบือนดวงจันทร์ด้วยแรงดึงดูดอันทรงพลังของมัน การชักเย่อขนาดมหึมานี้ทำให้เกิดรอยแตกในเปลือกน้ำแข็งของยุโรป และอาจก่อให้เกิดความร้อนส่วนหนึ่งของเนื้อโลกและแกนกลาง
เมื่อรวมกับพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการสลายกัมมันตภาพรังสี ความอบอุ่นจากภายในของยุโรปนี้คิดว่าจะลอยขึ้นผ่านมหาสมุทรไปสู่พื้นผิวที่แข็งตัวเหมือนหม้อต้มน้ำร้อนบนเตา
เมื่อรวมกับการหมุนของยุโรปและปัจจัยอื่นๆ การไล่ระดับอุณหภูมิในแนวตั้งนั้นน่าจะกระตุ้นให้เกิดกระแสน้ำในมหาสมุทรที่ทรงพลังพอสมควร
และตามการประมาณการในการศึกษา กระแสน้ำเหล่านั้นอาจมีพลังมากพอที่จะเคลื่อนย้ายเปลือกน้ำแข็งทั่วโลกเหนือศีรษะ ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าเปลือกหนาแค่ไหน แต่ค่าประมาณมีตั้งแต่ประมาณหนา 15 ถึง 25 กิโลเมตร (15 ไมล์)-
ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าเปลือกน้ำแข็งของยุโรปน่าจะหมุนได้ด้วยตัวเอง พวกเขามุ่งความสนใจไปที่อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสเป็นแรงผลักดัน
“สำหรับฉัน เป็นเรื่องที่คาดไม่ถึงเลยที่สิ่งที่เกิดขึ้นในการไหลเวียนของมหาสมุทรอาจเพียงพอที่จะส่งผลกระทบต่อเปลือกน้ำแข็ง นั่นเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจมาก”พูดว่าผู้ร่วมเขียนการศึกษาและนักวิทยาศาสตร์โครงการ Europa Clipper Robert Pappalardo จาก Jet Propulsion Lab ของ NASA
“และความคิดที่ว่ารอยแตกและสันเขาที่เราเห็นบนพื้นผิวของยุโรปนั้นอาจเชื่อมโยงกับการไหลเวียนของมหาสมุทรด้านล่าง นักธรณีวิทยามักจะไม่คิดว่า 'บางทีอาจเป็นเพราะมหาสมุทรกำลังทำเช่นนั้น'” เขาเพิ่ม-
นักวิจัยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของ NASA เพื่อสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนของมหาสมุทรยุโรป โดยยืมเทคนิคที่ใช้ในการจำลองมหาสมุทรบนโลก
แบบจำลองเหล่านี้ช่วยให้สามารถเจาะลึกรายละเอียดการไหลเวียนของน้ำบนยุโรป รวมถึงอิทธิพลของรูปแบบเหล่านั้นจากความร้อนและความเย็นของมหาสมุทร
จุดสนใจหลักของการศึกษาคือการลากหรือแรงแนวนอนของมหาสมุทรที่ผลักน้ำแข็งเหนือมัน นักวิจัยพบว่ากระแสน้ำที่เร็วกว่านั้นสามารถทำให้เกิดแรงลากมากพอที่จะเร่งหรือชะลอการหมุนของเปลือกน้ำแข็งของยุโรปด้วยการแยกตัวประกอบการลากเข้าไปในการจำลอง
แม้ว่าผลกระทบนั้นจะขึ้นอยู่กับความเร็วของกระแสน้ำ แต่นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าความร้อนภายในของยุโรปอาจแตกต่างกันไปตามกาลเวลา ซึ่งอาจนำไปสู่การแปรผันของความเร็วของกระแสน้ำในมหาสมุทร ส่งผลให้เปลือกน้ำแข็งหมุนเร็วขึ้นหรือช้าลง
นอกเหนือจากการช่วยให้เราเข้าใจยุโรปแล้ว งานวิจัยนี้ยังอาจนำไปใช้กับโลกมหาสมุทรอื่นๆ อีกด้วย นักวิจัยชี้ให้เห็นว่า ลักษณะพื้นผิวสามารถให้คำแนะนำเกี่ยวกับอะไรได้บ้างน้ำที่ซ่อนอยู่ด้านล่าง-
“และตอนนี้เรารู้ถึงศักยภาพของการประสานกันของมหาสมุทรภายในกับพื้นผิวของวัตถุเหล่านี้ เราอาจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับประวัติทางธรณีวิทยาของพวกมันและของยุโรปด้วย” เฮย์พูดว่า-
อีเอสเอนักสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัส(JUICE) มีกำหนดจะเปิดตัวในเดือนเมษายน พ.ศ. 2566 โดยเริ่มต้นการเดินทางเพื่อศึกษาดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่มีมหาสมุทรอยู่ 3 ดวงของดาวพฤหัส ได้แก่ แกนีมีด คาลลิสโต และยูโรปา
ในช่วงปลายปี 2024 NASA วางแผนที่จะเปิดตัวยูโรป้า คลิปเปอร์ยานอวกาศซึ่งจะบินผ่านอย่างใกล้ชิดเกือบ 50 ครั้งเพื่อตรวจสอบดวงจันทร์ความเป็นอยู่ที่เป็นไปได้ของ ผู้เขียนรายงานการศึกษาใหม่นี้อาจวัดได้อย่างแม่นยำว่าเปลือกน้ำแข็งของยุโรปหมุนเร็วแค่ไหน
การศึกษาถูกตีพิมพ์ในดาวเคราะห์ JGR-
