در زیر پوسته یخزده اروپا، قمر مشتری، یکی از شگفتانگیزترین کشفیات علوم سیارهای نهفته است؛ اقیانوسی جهانی از آب شور مایع که حجمی بیش از دو برابر مجموع آب همه اقیانوسهای زمین دارد. این کشف طی چند دهه و از مسیری پرپیچوخم شکل گرفت؛ از رصدهای تلسکوپی آغاز شد، با گذرهای کوتاه فضاپیماهای پایونیر و وویجر پیش رفت و سرانجام به لطف مدارگرد گالیله ناسا به نتیجه رسید. فضاپیمایی آنقدر تحولآفرین که در نهایت برای محافظت از همان دنیای اقیانوسی که آشکار کرده بود، عمداً نابود شد.
از تلسکوپ گالیله تا آغاز عصر فضا
اروپا و سه قمر بزرگ همخانوادهاش (آیو، گانیمد و کالیستو) در سال 1610 به دست اخترشناس ایتالیایی، گالیله، کشف شدند و به همین دلیل «قمرهای گالیلهای» نام گرفتند. با این حال، نزدیک به 400 سال طول کشید تا تصاویر دقیق از سطح آنها نشان دهد این جهانها تا چه اندازه غیرعادیاند. در دهه 1960، رصدهای تلسکوپهای زمینی مشخص کردند که ترکیب سطح اروپا عمدتاً از یخ آب تشکیل شده است؛ درست مانند بیشتر اجرام جامد بخش بیرونی منظومه شمسی. در آن زمان هنوز هیچ نشانهای از راز شگفتانگیزی که زیر این یخ قفل شده بود وجود نداشت.
فضاپیماهای پایونیر 10 و 11 در اوایل دهه 1970 از کنار مشتری عبور کردند، اما نخستین فضاپیماهایی که از سطح قمرهای مشتری با جزئیات قابلتوجه تصویربرداری کردند، وویجر 1 و وویجر 2 بودند. وویجر 1 در مارس 1979 به نزدیکترین فاصله خود از مشتری رسید و وویجر 2 نیز در ژوئیه همان سال مسیر مشابهی را طی کرد.
سرنخهای وویجر؛ سطحی جوان، فعال و معماگونه
بیشترین وضوح تصاویر وویجرها کمی بهتر از 2 کیلومتر به ازای هر پیکسل بود و هیچیک از این دو فضاپیما از فاصلهای بسیار نزدیک از اروپا عبور نکردند. با این حال، آنچه مشاهده کردند برای یک نسل از دانشمندان کافی بود تا کنجکاو شوند.
تصاویر، سطحی روشنتر از ماه زمین را نشان میداد که نوارها و پشتههای متعددی آن را درهمتنیده بودند و از همه چشمگیرتر، تقریباً فاقد دهانههای برخوردی بزرگ، پرتگاههای مرتفع یا کوهستان بود. اروپا در مقایسه با دیگر قمرهای یخی، بهطرز چشمگیری صاف و هموار بود. این همواری پیامدی عمیق داشت. انتظار میرود دهانههای برخوردی طی میلیاردها سال، با بمباران شدن سطح یک جرم سیارهای توسط شهابسنگها، بهطور پیوسته انباشته شوند؛ بنابراین سطحی که تنها چند دهانه دارد باید نسبتاً جوان باشد. چیزی زخمهای قدیمی را پاک کرده بود؛ شاید جریانهای آتشفشانی یخی، یا فرونشست پوسته یخی بر اثر وزن خودش.
تصاویر وویجر سرنخ وسوسهکننده دیگری نیز ارائه کردند. پژوهشگران متوجه شدند که برخی نوارهای تاریکی که سطح را قطع میکردند، در دو سوی خود تطابق بسیار خوبی با یکدیگر داشتند؛ گویی قطعات یک پازل بودند. ظاهراً شکافها از هم باز شده بودند و موادی تیره و یخی به درون فاصلههای ایجادشده جریان یافته بود؛ مدرکی حاکی از آنکه سطح اروپا زمانی از نظر زمینشناختی فعال بوده است.
شاید تحریککنندهترین نکته این بود که الگوهای برخی از طولانیترین عوارض خطی اروپا با الگوهای پیشبینیشده برای شکستگیهایی که جزرومدها هنگام گردش قمر به دور مشتری باید ایجاد کنند، مطابقت نداشت. دانشمندان دریافتند که اگر سطح اروپا بتواند مستقل از بخش درونی آن حرکت کند، این الگوها تطابق بسیار خوبی خواهند داشت؛ یعنی در صورتی که میان پوسته و بخشهای عمیق درونی، لایهای از آب مایع یا یخی اندکی گرمتر وجود داشته باشد. این یافتهها، در کنار مطالعات مربوط به تأثیر گرمایش جزرومدی بر اروپا، احتمالی هیجانانگیز را مطرح کردند: شاید امروز درون این قمر یخی، اقیانوسی زیرسطحی و جهانی وجود داشته باشد.
مأموریت گالیله و ورود یک پرچمدار به مشتری
این یافتههای جذاب، انتظار زیادی برای مأموریت گالیله ایجاد کردند. این فضاپیما در 18 اکتبر 1989 از مرکز فضایی کندی در فلوریدا و در قالب مأموریت STS-34، از محفظه بار شاتل فضایی آتلانتیس به مدار زمین فرستاده شد. گالیله پس از سفری طولانی و پرپیچوخم شامل گذر از کنار زهره، دو گذر از کنار زمین، نخستین گذر نزدیک و تصویربرداری از سیارکها (گاسپرا و آیدا) و مشاهدهای از نزدیک از برخورد قطعات دنبالهدار شومیکر-لوی 9 با مشتری در ژوئیه 1994، سرانجام در 7 دسامبر 1995 به مشتری رسید و وارد مدار آن شد.
گالیله تقریباً از هر نظر پیشگام بود:
- نخستین فضاپیمایی بود که به دور یک سیاره بیرونی منظومه شمسی گردش کرد.
- نخستین کاوشگری که از سیارکها تصویربرداری کرد.
- اولین فضاپیمایی که اتمسفر مشتری را مستقیماً با کاوشگر فرودگیرنده خود مورد مطالعه قرار داد.
اثبات قطعی وجود اقیانوس زیرسطحی اروپا
در حالی که وویجرها تنها سرنخهایی از وجود آب را ارائه کرده بودند، گالیله شواهد قطعیتری را به زمین فرستاد. یکی از مهمترین ابزارهای گالیله، مغناطیسسنج آن بود. میدان مغناطیسی مشتری به شدت قدرتمند است و قمرهای آن را در بر میگیرد. گالیله متوجه شد که اروپا میدان مغناطیسی القایی متمایزی دارد که تغییر جهت میدهد.
این تغییرات تنها در صورتی قابلتوضیح بود که زیر سطح یخی اروپا، لایهای از مایع رسانا وجود داشته باشد. آب شور به دلیل املاح حلشده در آن، یک رسانای الکتریکی عالی است. مدلهای مغناطیسی نشان دادند که این لایه رسانا باید یک اقیانوس جهانی با شوری مشابه آبهای زمین باشد که کل سطح اروپا را زیر پوسته یخی خود پوشانده است.
علاوه بر این، گالیله شواهدی از فعالیتهای زمینشناسی اخیر و تبادل مواد بین سطح و اقیانوس زیرین را به دست آورد که امیدها برای یافتن شرایطی مساعد برای حیات را در این قمر یخی بیشتر کرد.
پایان غمانگیز اما ضروری مأموریت گالیله
پس از 14 سال حضور در مدار مشتری و گردآوری اطلاعات بینظیر، سوخت پایدارکننده گالیله رو به اتمام بود. مدیران مأموریت ناسا با یک تصمیم دشوار روبرو شدند. اگر گالیله از کنترل خارج میشد، احتمال داشت به قمر اروپا برخورد کند. از آنجا که گالیله برای مطالعه اروپا استریل نشده بود، احتمال آلودگی احتمالی اقیانوس زیرسطحی اروپا با میکروبهای زمینی وجود داشت. این موضوع میتوانست مطالعات آینده برای جستجوی حیات فرازمینی را مختل کند.
برای جلوگیری از این رخداد، ناسا تصمیم گرفت گالیله را عمداً به سمت مشتری هدایت کند تا در جو متراکم و سوزان این سیاره غرق شود. در 21 سپتامبر 2003، مدارگرد گالیله با سرعت 48 کیلومتر بر ثانیه در جو مشتری از بین رفت و به یکی از مأموریتهای تاریخی ناسا پایان داد.
آینده کاوشهای اروپا
میراث گالیله امروز در مأموریتهای جدیدی چون Europa Clipper ناسا ادامه دارد. این فضاپیماهای نسلجدید با ابزارهای پیشرفتهتر به دنبال تایید قابلیت سکونت اقیانوس اروپا هستند. آیا در اعماق تاریک این اقیانوس یخی که گالیله آن را کشف کرد، حیات میکروبی در حال شکلگیری است؟ پاسخ به این پرسش منتظر دادههای کاوشگرهای آینده است.
