Od czasu pierwszych misji badających system Jowisza pod koniec lat 70. XX w. naukowcy wiedzą, że księżyce tej planety wykazują wyraźnie odmienne cechy. Io i Europa stanowią tego najbardziej uderzający przykład. Podczas gdy Io jest suchym i intensywnie wulkanicznym światem pozbawionym wody, Europa ma powierzchnię pokrytą lodem i uważa się, że skrywa pod nią ogromny ocean płynnej wody.

Naukowcy z Uniwersytetu Aix-Marseille twierdzą, że rozwiązali tę zagadkę.

„Io i Europa to najbliżsi sąsiedzi krążący wokół Jowisza, a jednak wyglądają, jakby pochodzili z zupełnie innych rodzin” – zaznacza dr Olivier Mousis z SwRI, współautor artykułu opublikowanego w „The Astrophysical Journal”.

„Nasze badanie pokazuje, że ten kontrast nie kształtował się z upływem czasu – on istniał już w momencie narodzin” – dodaje.

Jego zespół przetestował dwie główne hipotezy wyjaśniające te różnice.

Pierwsza sugeruje, że ekstremalne warunki panujące blisko Jowisza podczas formowania się tych satelitów uniemożliwiły przetrwanie lodu wodnego, pozbawiając Io tego składnika już na samym początku.

Druga hipoteza zakłada, że Io i Europa początkowo powstały z podobną ilością wody, lecz Io sukcesywnie tracił większość swoich substancji lotnych z upływem czasu w wyniku procesów ucieczki atmosferycznej i erozji.

Badacze zrekonstruowali najwcześniejsze etapy ewolucji Io i Europy, zakładając, że woda na tych księżycach pochodziła z uwodnionych minerałów włączonych w ich strukturę podczas formowania.

Wykorzystując zaawansowane modelowanie numeryczne, w badaniu powiązano wewnętrzną ewolucję termiczną księżyców z procesami ucieczki substancji lotnych, uwzględniając wszystkie główne źródła ciepła aktywne w młodym układzie Jowisza, w tym ciepło akrecyjne, rozpad radioaktywny, dyssypację pływową oraz intensywne promieniowanie planety.

„Io długo postrzegano jako księżyc, który stracił wodę na późniejszym etapie swojego istnienia – zaznacza dr Mousis. - Ale kiedy poddaliśmy tę teorię próbie, fizyka odmówiła współpracy - Io po prostu nie był w stanie pozbyć się wody aż tak wydajnie”.

Wyniki wskazują, że Io i Europa były diametralnie inne już w momencie narodzin – Io uformował się z suchych materiałów, podczas gdy Europa powstała w procesie akrecji z bogatych w lód bloków budulcowych.

Jednak Europa również nie straciłaby swojej wody, nawet w ekstremalnych warunkach – obliczyli badacze.

„Najprostsze wyjaśnienie okazuje się tym właściwym – podkreśla dr Mousis. - Io urodził się suchy, Europa urodziła się mokra – i żadna ewolucja na późniejszym etapie nie może tego zmienić”.

Modele te wskazują więc, że kontrast w składzie chemicznym między Io a Europą nie jest wynikiem późniejszej ewolucji, lecz raczej bezpośrednim dziedzictwem pierwotnego środowiska otaczającego Jowisza w czasie, gdy formowały się jego księżyce.

Naukowcy liczą na dokładniejsze dane dostępne w przyszłości.

Od 2031 roku misja NASA Europa Clipper oraz misja Juice Europejskiej Agencji Kosmicznej będą badać duże księżyce Jowisza, dostarczając kluczowych nowych danych do dalszej weryfikacji tych wniosków.

W szczególności pobranie próbek z pióropuszy lodu wodnego, które według przewidywań tryskają ze szczelin w lodowej powierzchni Europy, zapewni niezbędny kontekst historyczny – uważają eksperci.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/