EUROPA (SATELLIT): EGENSKAPER, SAMMANSÄTTNING, OMLOPPSBANA, RÖRELSE - ARTE - 2025

Europa är en naturlig satellit eller måne av Jupiter som upptäcktes 1610 av den italienska astronomen Galileo Galilei (1564-1642). Det är en del av de så kallade galileiska månarna, tillsammans med Ganymede, Io och Callisto. Namnet kommer från en karaktär i grekisk mytologi: Europa var mamma till Kung Minos av Kreta, en av de många älskarna av gudarnas kung.

Den tyska astronomen Simon Marius, en samtida av Galileo, föreslog namnet i ett verk av hans, som också krediterade upptäckten av de joviska satelliterna innan Galileo tillkännagav det.

Bild 1. Naturlig färgbild av Europa taget av Galileo-uppdraget, linjerna är troligen sprickor i jordskorpan med utsatta bergarter. Källa: Wikimedia Commons. NASA / JPL / DLR / Public domain

En annan beteckning som används för denna satellit och som för närvarande inte används är den som Galileo ursprungligen föreslog med romerska siffror. Således är Europa också Jupiter II, eftersom det är den andra galileaska månen nära planeten (Io är den närmaste men det finns fyra andra mindre månar).

Så småningom föll astronomerna på förslag av Marius, som kan ha upptäckt satelliterna oberoende av Galileo.

Upptäckten av de galileiska månarna som kretsade kring Jupiter var en milstolpe för vetenskapen. Det förstärkte den heliocentriska teorin om Copernicus och fick mänskligheten att inse att jorden inte var universumets centrum.

Men de galileiska månarna kvarstod under lång tid som små ljuspunkter, sett med teleskopet som kretsade kring Jupiter.

Det var tills de obemannade uppdragen Pioneer, Voyager, Galileo och New Horizons förde en översvämning av information om Europa och de återstående satelliterna på jätteplaneterna.

Generella egenskaper

Möjlig förmåga

Europa, något mindre än månen, har ett hav av vatten under ytan och skyddas från solvinden av det joviska magnetfältet, vilket ger det vissa möjligheter till bebodighet.

Bild 2. Jämförande storlek på Europa, längst ner till vänster, med jorden och månen. Källa: Wikimedia Commons. Apollo 17 Bild av hela jorden: NASATeleskopisk bild av fullmånen: Gregory H. Revera Bild av Europa: NASA / JPL / Public domain

Lägg till det faktum att Europa är tektoniskt. Och bortsett från Jorden kändes hittills inget annat himmelobjekt med komplex geologi.

Atmosfär

Den har också en atmosfär, svag men med syre, och densiteten, även om den inte är så hög som jordens, tyder på att det finns en god mängd berg i dess sammansättning.

Yta

Den frysta ytan är mycket slät, knappt korsad av linjerna som visas i figur 1.

Dessa linjer återspeglar eventuellt spänningar i den 100-150 km tjocka isiga skorpan som täcker Europa och utsätter det underliggande berget, under vilket det finns flytande vatten.

Det finns tillräckligt med värme i det inre av Europa för att upprätthålla detta hav på grund av tidvattenuppvärmningen.

Det är vanligt att tänka på tidvatten som fenomen som är typiska för oceaniska massor, men gravitationsattraktionen förskjuter inte bara vattnet utan också berget. Och dessa processer åstadkommer friktion som sprider energi från orbitalrörelsen till värme.

Inget magnetfält

Genom mätningar av magnetfältet gjorda av obemannade uppdrag är det känt att Europa saknar sitt eget magnetfält. Men de upptäckte också att det finns en järnkärna och ett lager vatten som är rikt på mineralinnehåll under jordskorpan.

Dessa mätningar indikerar att kompassen för en resenär som anländer till Europa skulle uppleva en vild svängning, särskilt när inställningen till Jupiter är maximal. Och det är så att det intensiva joviska magnetfältet interagerar med det ledande materialet i undergrunden och orsakar dessa fluktuationer.

Europas albedo

Det är känt att Europa har en isig och något ojämn yta, inte bara på grund av informationen som erhållits genom bilder, utan också på grund av mätningarna gjorda på dess albedo.

Objektets albedo - astronomisk eller av annan art - är den bråkdel av ljus som den reflekterar. Det är därför dess värde varierar från 0 till 1.

Om albedo är 0 betyder det att objektet absorberar allt ljus utan att reflektera något, tvärtom, om det är 1 reflekterar det det helt.

Speglar är föremål med en stor albedo och i Europa är 0,69. Det betyder att det reflekterar cirka 69% av ljuset som når ytan, vilket är en indikation på att isen som täcker det är ren och nyligen.

Därför är Europas yta relativt ung, beräknas vara cirka 10 miljoner år gammal. Ytor med gammal is tenderar att vara ganska mycket mörka och har mindre albedo.

Ett annat faktum till förmån för detta är att Europas yta knappast har några slagkratare, vilket antyder tillräckligt med geologisk aktivitet för att radera bevis på effekter.

En av dessa få kratrar visas längst ner i figur 1. Det är den ljusa fläcken i form av en mullvad med ett mörkt centrum, kallad Pwyll-krater, för att hedra den keltiska gudomen i underjorden.

Sammanfattning av de viktigaste fysiska egenskaperna i Europa

Översättning rörelse

Europa rör sig runt Jupiter med en period på drygt tre och en halv dag, efter en ganska cirkulär bana.

En egenhet i Europas translationella rörelse är att den är i synkron rotation med Jupiter. Därför visar den alltid samma ansikte mot planeten, precis som månen gör mot jorden. Detta fenomen kallas också tidvattenkoppling.

Bild 3. Europa visar alltid samma ansikte mot Jupiter tack vare den synkrona rotationen. Källa: NASA.

Tidvattenkopplingen kännetecknas av det faktum att det tar objektet samtidigt att kretsa runt den mest massiva kroppen - Jupiter i detta fall - eftersom det gör en fullständig revolution på sin egen axel.

Förklaringen är att himmelkroppar inte är punktmassor utan objekt med märkbara dimensioner. Av denna anledning är tyngdkraften som Jupiter utövar på sina satelliter inte homogen, den är mer intensiv på närmaste sida och mindre intensiv på bortre sidan.

Detta skapar en periodisk snedvridning i Europa, som också påverkas av tyngdekraften som regelbundet utövas av de andra närliggande galileiska månarna: Ganymede och Io.

Resultatet är en förstärkning av gravitationskrafter i ett fenomen som kallas orbital resonans, eftersom de andra månarna gravitationellt drar på Europa med exakta tidsintervall.

Laplace resonans

Och naturligtvis gör Europa samma sak med de andra månarna och skapar en slags harmoni mellan dem alla.

De ömsesidiga tyngdeffekterna av de galileiska månarna kallas Laplace-resonansen, efter dess upptäcker, den franska matematikern och astronomen Pierre Simon de Laplace 1805.

Det finns flera typer av resonans inom fysik. Detta är en sällsynt resonans där de tre månarnas revolutionstider är i ett förhållande 1: 2: 4. All kraft som utövas på någon av medlemmarna i detta system överförs till de andra via gravitationsinteraktion.

Bild 4. Animering av orbitalresonansen mellan de galileiska satelliterna. Källa: Wikimedia Commons. Användare: Matma Rex / Public domain.

Därför utsätts tidvattenkrafterna för att hela Europa utsätts för flikar och kompressioner som härrör från den ovan beskrivna värmen. Och det gör att Europa har ett hav av flytande vatten i sig.

Rotationsrörelse

Europa har en rotationsrörelse runt sin egen axel, som, som vi har sagt, har samma varaktighet som omloppsperioden, tack vare tidvattenkopplingen den har med Jupiter.

Sammansättning

Samma element finns i Europa som på jorden. I atmosfären finns syre, järn och silikater är i kärnan, medan vatten, det mest slående ämnet, upptar skiktet under jordskorpan.

Vattnet under Europa är rikt på mineralsalter, som natriumklorid eller vanligt salt. Närvaron av magnesiumsulfat och svavelsyra kan delvis förklara de rödaktiga linjerna som korsar satelliets yta.

Det antas också att i Europa finns toliner, organiska föreningar som bildas tack vare ultraviolett strålning.

Tholiner är utbredda i isiga världar som Europa och Saturns måne Titan. Kol, kväve och vatten krävs för att de ska bildas.

Inre struktur

Europas inre struktur liknar jordens struktur eftersom den har en kärna, en mantel och en skorpa. Dess densitet, tillsammans med Io, är högre än för de andra två galileiska månarna, vilket indikerar ett högre silikatinnehåll.

Figur 5. Intern struktur av de fyra galileiska månarna, enligt teoretiska modeller. Källa: Kutner, M. Astronomi: ett fysiskt perspektiv.

Kärnan i Europa är inte gjord av smält metall (i motsats till Io), vilket antyder att vattnet under jordskorpan har ett högt mineralinnehåll, eftersom magnetismen i Europa kommer från samspelet mellan en god ledare som vatten med salter och det intensiva magnetfältet för Jupiter.

Radioaktiva element finns i överflöd i den steniga manteln, som avger energi vid sönderfall och utgör en annan källa till intern värme för Europa, bortsett från tidvattenuppvärmning.

Det yttersta vattenskiktet, delvis fryst och delvis flytande, beräknas vara 100 km tjockt i vissa områden, även om andra påstår att det bara är cirka 200 m.

I alla fall är experter överens om att mängden flytande vatten i Europa kan vara dubbelt så mycket som det finns på jorden.

Det antas också att det finns sjöar i isskorpans sprickor, som föreslagits i figur 6, som också kan hysa liv.

Den iskalla ytan får kontinuerlig interaktion med laddade partiklar som skickas från de joviska strålningsbanden. Jupiters starka magnetism påskyndar elektriska laddningar och aktiverar dem. Således når partiklarna ytisen och fragmenterar vattenmolekylerna.

Tillräckligt med energi frigörs i processen, tillräckligt för att bilda de glödande gasmoln runt Europa som Cassini-sonden observerade när den gick mot Saturn.

Bild 6. Europas interna struktur enligt de modeller som skapats med tillgänglig information. Källa: Wikimedia Commons.

geologi

Obemannade uppdrag har gett en mängd information om Europa, inte bara i mängden högupplösta bilder som de skickade från ytan, utan också på grund av Europas gravitationseffekter på rymdskepp.

Bilderna avslöjar en mycket ljusgul yta, saknad märkbara relieffar som tornande berg eller märkbara kratrar, till skillnad från andra galileiska satelliter.

Men det som är mest slående är nätverket av linjer som kontinuerligt korsar varandra och som vi tydligt ser i figur 1.

Forskare tror att dessa linjer härrör från djupa sprickor i isen. Närmare sett har linjerna en mörk kant med en lättare central rand som tros vara produkten från stora gejsrar.

Bild 7. Geysrar i Europa, sett av Hubble. Källa: NASA.

Dessa höga ångkolonner (ångor) som är flera kilometer höga består av varmare vatten som stiger från det inre genom sprickorna, som rapporterats av observationer från Hubble Space Telescope.

Vissa analyser avslöjar spåren som lämnas av vatten med högt mineralinnehåll och därefter avdunstades.

Det är möjligt att under Europa-jordskorpan finns subduktionsprocesser, eftersom de förekommer på jorden, där tektoniska plattor konvergerar vid kanterna, rör sig relativt varandra i så kallade subduktionszoner.

Men till skillnad från jorden är plattorna tillverkade av is som rör sig över flytande hav, snarare än magma, som det gör på jorden.

Europas möjliga livsmiljö

Många experter är övertygade om att Europas hav kan innehålla mikrobiellt liv, eftersom de är rika på syre. Dessutom har Europa en atmosfär, även om den är tunn, men med närvaron av syre, ett element som är nödvändigt för att upprätthålla livet.

Ett annat alternativ för att stödja livet är de sjöar som är inneslutna i Europas isskorpa. Just nu är det antaganden och mycket mer bevis saknas för att bekräfta dem.

Vissa bevis fortsätter att läggas till för att stärka denna hypotes, till exempel närvaron av lermineraler i jordskorpan, som på jorden är förknippade med organiskt material.

Och ett annat viktigt ämne som enligt nya fynd hittas på ytan av Europa är natriumklorid eller vanligt salt. Forskare har funnit att bordsalt, under rådande förhållanden i Europa, får den blekgula färgen, som ses på ytan av satelliten.

Om detta salt kommer från Europas oceaner, betyder det att de mycket troligt har likhet med de markbundna och med det möjligheten att hysa liv.

Dessa fynd innebär inte nödvändigtvis att det finns liv i Europa, men om det bekräftas har satelliten tillräckliga förutsättningar för dess utveckling.

Det finns redan ett NASA-uppdrag som heter Europa Clipper, som för närvarande är under utveckling och skulle kunna lanseras under de närmaste åren.

Bland dess mål är studiet av Europas yta, satelliets geologi och dess kemiska sammansättning samt bekräftelsen av att det finns hav under jordskorpan. Vi måste vänta lite längre för att få reda på det.

referenser

1. BBC. Varför är Jupiters isiga måne Europa den bästa kandidaten för att hitta utomjordiskt liv i solsystemet? Återställd från: bbc.com.
2. Eales, S. 2009. Planeter och planetariska system. Wiley-Blackwell.
3. Kutner, M. 2003. Astronomi: ett fysiskt perspektiv. Cambridge University Press.
4. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the new Millennium. Tredje upplagan. Thomson-Brooks / Cole.
5. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Sjunde upplagan. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Europa (månen). Återställd från: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Europa Clipper. Återställd från: es.wikipedia.org.