Víz a Naprendszerben
A Földön a leggyakoribb vegyület a víz. Bolygónk felszínének hetven százalékát borítják óceánok, tengerek, s létezésünknek is alapvető feltétele a kisebb arányban, de még mindig óriási mennyiségben jelenlévő édesvíz. A ma leginkább elfogadott elmélet szerint nem csak az élet fenntartásában, de keletkezésében is meghatározó szerepet játszott a víz, hiszen első csírái a földi ősóceánok kellemes környezetében jelenhettek meg.
|
|
1. ábra A NASA Hubble Space Telescope (HST) mozaikfelvétele az Orion-ködről. A köd ma is aktív csillagkeletkezési terület. (NASA/STScI) |
A modern csillagászat és űrkutatás eszközeinek felhasználásával ezen éltető elemnek a nyomait egyre több helyen találjuk meg nem csak szűkebb hazánk, a Naprendszer bolygóin és holdjain, de távoli csillagok körül is. Ezek a felfedezések alapot adhatnak azon feltételezéshez, hogy az élet általunk ismert formája talán nem csak a Földön létezhet, hanem kialakulhatott másutt is. Természetesen nem a legmagasabb rendű, értelmes életformákra kell azonnal gondolnunk, egyelőre elégedjünk meg csak a legegyszerűbb mikroorganizmusok esetleges létezésével. Az űrszondák - elsősorban direkt - felvételei alapján a Naprendszerben sok helyütt találtak már vízjég jelenlétére utaló nyomokat, de az élet egykori, illetve mai primitív fomáinak létezése szempontjából legígéretesebb helyek a Mars és a Jupiter Európa nevű holdja. Ugyanakkor az Európai Űrügynökség (ESA) Föld körül keringő, infravörös tartományban működő mesterséges holdjára (Infrared Space Observatory, ISO) szerelt műszerekkel a Szaturnusz legnagyobb holdjának, a Titánnak légkörében is kimutatták a vízgőz jelenlétét. Ez utóbbi tény némileg meglepő, mert az eddigi elképzelések szerint a Titán elég hideg ahhoz, hogy rajta a víz csak fagyott formában létezhessen. Az ISO méréseinek elemzésével vízgőz nyomát tudták kimutatni távoli születő vagy éppen haldokló csillagok környezetében, a csillagközi térben, de olyan, csillagászati szempontból egzotikus helyeken is, mint az Orion-köd (1. ábra). Itt a megfigyelések szerint fiatal csillagok szomszédságában olyan kapacitású "vegyi üzemek" működnek, melyekben naponta az egész földi vízmennyiség hatvanszorosa termelődik, ezért ilyen területek vizsgálata fontos lehet a naprendszerbeli víz eredetének tisztázásában is. Fontos kérdés az is, hogy a Földre hogyan került a víz. Legvalószínűbb, hogy létezésének korai időszakában sokkal több jeges üstökös létezett a Naprendszerben és bombázta a Földet, mint manapság, s ezen üstökösök szállították az ősi Földre a későbbi óceánok vizét.
A cikkben - a teljességre való törekvés igénye nélkül - a legfontosabb naprendszerbeli példákat, a Holddal, a Marssal és a Jupiter Európa nevű holdjával kapcsolatos legújabb eredményeket tekintjük át.
A Hold jege
A NASA 1998. január 6-án bocsátotta fel Lunar Prospectorra keresztelt szondáját, s az űreszköz 5 napos út után, 1998. január 11-én állt Hold körüli pályára. Az egység által elvégzendő tudományos feladatokat úgy állították össze, hogy minél több, a Holddal kapcsolatban ma még válaszra váró kérdést lehessen tisztázni, vagy legalábbis el lehessen mozdulni a holtpontról. (Az Apollo-program befejezése - 1972. decembere - óta, a Clementine szonda 1994-es repülésén kívül, ennek a szondának a repülése volt a legjelentősebb esemény a Hold kutatásában.) A Lunar Prospector a NASA "faster, better, cheaper" (gyorsabban, jobban, olcsóbban) programjának terméke, azaz egészen konkrét kérdések megválaszolását célozza viszonylag kis költséggel és rövid időn belül. Az olcsóság természetesen relatív dolog - a szonda 63 millió dollárba került -, de más projektekkel összehasonlítva mindenképpen kedvezőnek mondható.
A kutatók a következő feladatokat szerették volna elvégezni:
- A Hold talajának vizsgálata, később hasznosítható ásványi anyagok, gázok és vízjég nyomainak kutatása.
- A Hold gravitációs és mágneses mezejének feltérképezése.
- A Hold magjának behatóbb vizsgálata, méretének és összetételének pontosabb megállapítása.
A következőkben a cikkünk szempontjából legfontosabb kísérlettel, a neutron-spektrométerrel végzett mérésekkel foglalkozunk részletesen.
Mivel a Holdnak nincsen légköre, ezért a felszínén igen szélsőségesek a viszonyok. A napsütötte oldalon a direkt besugárzás miatt a hőmérséklet elérheti a 150 °C-ot, míg az éjszakai oldalon -130 °C alá is süllyedhet. A légkör hiánya nem csak a hőmérsékletben okoz ilyen nagy kilengéseket. Az égitest felszínét nem védi semmi a világűrből érkező kisebb-nagyobb bombázó részektől, így azok már évmilliárdok óta akadálytalanul csapódhatnak be, s alakíthatják a Hold felszínét.
Az űrből azonban nem csak makroszkópikus testek érkeznek, hanem nagyenergiájú elemi részecskék, ún. kozmikus sugárzás is. A kozmikus sugárzásnak két összetevőjét különböztetjük meg, az ún. primer és a másodlagos komponenst. A másodlagos kozmikus sugárzás a Föld felső légkörében keletkezik a primer részecskék légköri molekulákkal való ütközése következtében. Az űrkorszak előtt csak a másodlagos komponens vizsgálatára nyílt lehetőség, elsősorban magas hegyeken és magaslégköri ballonokon elhelyezett műszerekkel. Ma azonban űreszközökre szerelt berendezésekkel a légkörön kívüli primer összetevő is tanulmányozható. Ezen vizsgálatokból kiderült, hogy a kozmikus sugárzás elsődleges komponensét főleg nagyenergiájú protonok alkotják, de megtalálhatók benne nehéz elemek atommagjai is.
A Hold esetében a kozmikus sugárzás primer komponensét alkotó részecskék akadálytalanul elérik a felszínt, s nagy energiájuk révén a talaj atomjaival, molekuláival való ütközés következtében azokból neutronokat képesek kilökni. A kilökődő neutronok energiája nagy, ezeket ún. gyors neutronoknak hívjuk. Egy részük azonnal kijut a világűrbe, másik részük azonban további ütközések révén energiát veszít és lelassul, "termalizálódik", s csak utána hagyja el a talajt. Ezeket lassú vagy termikus neutronoknak nevezzük, mert sebességük a molekulák szobahőmérsékleten (20 °C) érvényes átlagsebességével egyezik meg. A szonda fedélzetén elhelyezett neutron-spektrométerrel (NS) mind a gyors, mind a lassú neutronok száma regisztrálható volt. (Érdekességként jegyezzük meg, hogy hasonló berendezéseket használnak Föld körül keringő - katonai rendeltetésű - mesterséges holdakon is az illegális földalatti atomrobbantások ellenőrzésére. A robbantáskor szintén neutronok keletkeznek, így a robbantási hely környezetében az ún. neutron fluxus hirtelen megnő, s közvetett bizonyítékként szolgál a robbantás tényére.)
|
|
2. ábra A Lunar Prospector neutron-spektrométerének mérései. Az északi és a déli pólus környékén jól látszik a közepes energiájú neutronok számának csökkenése, ami egyértelműen vízjég jelenlétére utal. (NASA adatok alapján) |
A 2. ábrán a Lunar Prospector neutron-spektrométere által mért adatokat láthatjuk, a holdrajzi szélesség függvényében ábrázolva a nem termalizálódott neutronok mért számát. Az ábrán jól látható, hogy a pólusok feletti elrepülések során a detektált közepes energiájú neutronok száma mindig csökkent, azaz a Hold északi és déli pólusa környékéről kevesebb közepes energiájú, s több lassú neutron jut ki a világűrbe, mint más területekről. Az egyik leghatékonyabb neutron-lassító közeg a víz, mert a vízmolekulában található protonok tömege majdnem pontosan megegyezik a neutron tömegével, ezért az ütközéses energiaátadás igen hatékony. (Sok atomerőműben, például a paksiban is, vizet használnak hűtő- és egyben neutron-lassító közegként is.) A pólusok felett mért lassú-neutron többlet azt jelenti, hogy ezeken a területeken jelentős mennyiségű víz halmozódott fel. (Szigorúan véve a mérések csak nagyszámú proton jelenlétét igazolják, de a protonok jelenléte hidrogénre, gyakorlatilag vízmolekulákra utal.) Az északi pólus környékén a neutronszám-csökkenés nagyobb, így a becslések szerint itt a víz mennyisége kétszer akkora, mint a déli póluson. Bár az adatok kétségtelenül bizonyítják a víz jelenlétét a poláris területeken, azt, hogy a víz milyen formában van jelen, csak valószínűsíteni lehet. A Clementine űrszonda mérései 1994-ben már vízjeget jeleztek a Hold déli pólusán a kráterek napfénytől örökké elzárt belsejében, meglepetést keltett viszont, hogy az északi póluson még több víz található. A Lunar Prospector méréseiből megbecsülhető a víz mennyisége is, amit 10 és 300 millió tonna közé tesznek. A gyors neutronok számának alakulásából arra következtetnek, hogy a víz jégkristályok formájában van jelen a talajban, 5-20 ezer négyzetkilométernyi területen a déli pólus és 10-50 ezer négyzetkilométernyi területen az északi pólus környékén. A neutron-spektrométer a fél méternél nem mélyebben elhelyezkedő jégréteg hatását tudja érzékelni, de elméletileg elképzelhető, hogy az utóbbi 2 milliárd év meteor-becsapódásainak hatására a jég még 2 méteres mélységben is megtalálható.
|
|
3. ábra A becsapódás tervezett trajektóriája és helye a déli pólus egyik kráterének napfénytől állandóan elzárt falába, ahol a fagyott állapotú víz évmilliárdokig megmaradhat a talajban. (The University of Texas at Austin) |
Érdekes megvizsgálni, hogy ilyen mennyiségű vízjég hasznosítható-e gazdaságosan a jövő Hold-expedíciói, a Holdon esetleg létrehozandó bázisok, kolóniák lakói számára. Jelenleg 1 kg hasznos teher világűrbe juttatása a NASA-nak 20 ezer dollárba kerül, ami a közeljövő technológiai fejlesztéseinek következtében egy nagyságrenddel redukálható. Így a becsült mennyiség alsó határának megfelelő 30 millió tonna víz világűrbe juttatása 60 trillió (a 60 után 12 nulla!) dollárba kerülne. Ehhez még hozzájönne a Hold felszínéig való eljuttatás ma még ismeretlen költsége. Ez azt jelenti, hogy a holdbázisok vízellátását nem lehet gazdaságosan megoldani földi eredetű vízzel, mindenképpen célszerű foglalkozni a holdi víz "kitermelésével", ami a mostani becslések alapján néhány ezer ember napi vízszükségletét és a rakéták hajtóanyagához szükséges hidrogén előállítását legalább egy évszázadon keresztül fedezhetné.
A Lunar Prospector Hold körüli keringését először 30 kilométer magasan végezte, majd később 10 km magasságú pályára vezényelték, s másfél év alatt, 6800 keringés után, elvégezte a fedélzetén elhelyezett műszerekkel a kijelölt méréseket. Az űreszköz a feladatok elvégzése után mindenképpen a Hold felszínébe csapódott volna valahol. A NASA kutatói úgy határoztak, hogy az elkerülhetetlen ütközést is felhasználják még egy utolsó kísérletre. A folyamatot végig ellenőrzés alatt tartva, 1999. július 31-én kiadták a szondának a végső parancsot, s a déli pólus fölé irányították, ahol fél órával később egy előre meghatározott kráter árnyékos oldalán 6000 km/h-ás sebességgel ütközött a Holdba (3. ábra). A kísérlet célja az volt, hogy a becsapódás helyén az ütközés energiájától a jégből keletkező vízgőz-felhőt földi obszervatóriumokból, illetve a Föld körül keringő mesterséges holdakról is megfigyeljék. A vízgőz vagy a belőle a napfény hatására (fotodisszociáció) létrejövő OH-gyök spektroszkópiai detektálása a neutron-mérésektől független újabb bizonyítékot szolgáltatott volna a holdi víz létezésére, illetve segíthette volna annak eldöntését, hogy a víz milyen formában van jelen a Holdon. Sajnos a kísérlet negatív eredménnyel zárult, a keresett nyomokat nem sikerült felfedezni. Ez azonban nem jelenti a víz létezésének cáfolatát, valószínűleg csak a becsapódás által keltett felhő mérete volt kisebb az előzetesen becsültnél.
Mars - Óceánok a régmúltban?
Míg a Hold vízkészlete elsősorban gazdasági jelentőséggel bírhat majd a közeli jövőben, a Mars esetében ma még sokkal fontosabb az a kérdés, hogy létezett-e valamikor a bolygón folyékony állapotú víz és erre alapulva az életnek valamilyen egyszerű formája, illetve az, hogy ez a víz hova tűnt a Marsról.
A Mars bolygó a hatvanas-hetvenes évek - a Mariner és a Viking űrszondák útjai - óta a modern csillagászat és bolygókutatás érdeklődésének középpontjában áll. A figyelem nem új keletű, hiszen már a XIX. század végén és a XX. század elején is többeket foglalkoztatott a Mars-csatornák eredete és ezen keresztül a marsi élet lehetősége. Giovanni Schiapparelli olasz csillagász volt az első az 1870-es évek végén, aki csatornákat vélt látni a bolygó felszínén. Schiapparelli és Percival Lowell, az egyik leghíresebb Mars-kutató, megfigyelései hatására a század első felében a Mars nagy népszerűségre tett szert, elég csak H.G. Wells művére (The War of the Worlds) vagy Orson Welles híres-hirhedett rádiójátékára gondolnunk a Mars-lakók inváziójáról. Azonban a későbbi távcsöves vizsgálatok és a bolygóra 1975-ben leszálló Viking-egységek, amelyek szerves molekulák kimutatására szolgáló kémiai teszteket is elvégeztek a Mars talajából vett mintákon, nem találtak semmilyen, az élet legegyszerűbb formáira utaló nyomot sem. Ennek ellenére a Mars neve örökre összefort az elképzelt "kis zöld emberkék"-kel.
A Naprendszerben a Föld után a Marsnak van a "legkellemesebb" klímája. Évszázmilliókkal ezelőtt olyan feltételek uralkodhattak a Marson, amelyek kedvezőek voltak az élet primitív formái számára. Különféle "geológiai" képződmények - kanyonok, mély árkok - morfológiája arra utal, hogy ezeket a régmúltban víz vájta a bolygó felszínébe (4. ábra). Elképzelhető, hogy a víz még ma is létezik folyékony állapotban mélyen a felszín alatt. A hőmérséklet azonban olyan alacsony és a légkör olyan vékony, hogy a felszínen ez már nem lehetséges.
|
|
4. ábra A Colorado folyó Grand-kanyonjára emlékeztető mély árokrendszer a Mars déli féltekéjén. Ilyen geológiai képződményt csak víz vájhat a bolygó felszínébe. A völgyek mélyén látható keskeny csatornák arról tanúskodnak, hogy nem egyszeri, katasztrófális elöntés hozta létre őket, hanem sokkal hosszabb idő alatt alakultak ki a folyamatos erózió hatására. (Számítógépes rekonstrukció a Mars Global Surveyor mérései alapján, NASA/JPL) |
1996-ban az Antarktisz jegében egy olyan meteoritot találtak, amelyről úgy gondolják, hogy sok millió évvel ezelőtt a Marsból szakadt ki egy kisbolygóval vagy meteorral való ütközés következtében. Ilyen kődarabokat több kontinensen is találtak. Marsi eredetüket az támasztja alá, hogy némelyikben a kötött állapotban lévő gázok összetétele megegyezik a marsi légkör kémiai összetételével. Az újdonság az volt ebben az antarktiszi leletben, hogy olyan lenyomatokat találtak benne, amik ősi mikroorganizmusok maradványaiként is értelmezhetők. Természetesen sokan nem értenek egyet ezzel a magyarázattal, amire az is vet némi árnyékot, hogy a bejelentés egy olyan időszakban született, amikor a NASA költségvetését csökkenteni akarták, de a marsi életről folyó viták mindenképpen új lendületet kaptak vele.
|
|
5. ábra Fantáziarajz a Mars egykori, több milliárd évvel ezelőtti óceánjairól és folyómedreiről. (NASA/JPL) |
Ma úgy képzeljük, hogy a (földi típusú) élethez alapvetően három dolog szükséges: folyékony víz, szerves molekulák alapösszetevői és valamilyen energiaforrás, aminek segítségével az összetevőkből komplex szerves molekulák szintetizálódhatnak. De nem tudjuk azt, hogy a kémiai evolúció hogyan vezet az élet keletkezéséhez. Már az 1980-as években találtak olyan mikroorganizmusokat, amelyek szélsőséges körülmények - magas vagy alacsony hőmérséklet, fagy, nagy nyomás - között is képesek voltak a túlélésre. Ha a Marson sikerülne az élet nyomaira bukkanni, talán a földi élet keletkezésének titkához is közelebb tudnánk férkőzni.
A Mars-kutatók között nincs egyetértés abban, hogy milyen formában létezik ez az ősi víz ma a Marson. Két, egymással versengő elmélet a legnépszerűbb. Az egyik szerint valamikor a bolygónak sokkal vastagabb atmoszférája volt, sokkal melegebb és nedvesebb volt, mint ma. Az intenzív vulkánkitörések következtében a légkörbe kerülő szén-dioxid jelentős üvegházhatást okozott. Ilyen körülmények között a bolygó felszínén a víz folyékony állapotban is létezhetett, s az esők és a folyóvizek erodáló hatására kialakulhattak a ma megfigyelhető felszíni alakzatok. A másik elmélet szerint a Mars mindig is hideg volt, de a felszín alatti fagyott víz egy része a szezonális hőmérséklet-emelkedések hatására megolvadt és a felszínre tört. Egyik esetben sem tisztázott azonban, hogy hova tűnt a víz a Marsról. A tudósok többsége nem osztja azt a nézetet, hogy a bolygó klímaváltozása valamilyen természeti katasztrófa, mondjuk egy kisbolygóval vagy üstökössel való ütközés következménye lenne, ami esetleg megváltoztatta a Mars pályáját vagy forgástengelyének dőlésszögét. A legtöbben azon a véleményen vannak, hogy a változások nagyon hosszú idő alatt zajlottak le, mialatt a bolygó fokozatosan elvesztette légkörének nagy részét. Az atmoszféra vékonyodása következtében pedig a folyékony víz gyorsan elpárologott.
Valóban voltak-e olyan viszonyok a Marson, amelyek az élet kialakulásához vezethettek? Ha igen, akkor mi okozhatta a későbbiekben a Mars drasztikus klímaváltozását és ezzel az élet eltűnését vagy legalábbis a visszahúzódását? Ezen kérdések megválaszolására a kilencvenes évek második felében újra több űreszköz célpontja a vörös bolygó. Sajnos nem mindegyiknek sikerült megkezdenie feladatai végrehajtását. A technikai nehézségek ellenére is a nem túl távoli jövőben valószínűleg ember vezette űrhajó indul a Marsra. A Mars Climate Orbiter és a Mars Polar Lander 1999-es elvesztése azonban hátráltathatja ezt a programot, hiszen a sikertelenség a döntéshozókat bizalmatlanná teheti, illetve a most tervezett, de el nem végzett méréseket más eszközökkel, tetemes költségtöbblettel meg kell majd ismételni. Az anyagi vonzatokon túl egyéb problémák is felmerülnek, például az, hogy a Marsra nem lehet akármikor űreszközt indítani, csak az ún. indítási ablakban. Ez azt jelenti, hogy egy indítás után meg kell várni azt az időpontot - körülbelül 2 év múlva -, amikor a két bolygó kölcsönös helyzete újra olyan lesz, hogy a szonda a minimális energiaráfordítást igénylő pályán repülhet a célja felé.
A vizsgálatok sora a Mars Pathfinder repülésével kezdődött. Az egység 1997. július 4-én ereszkedett le a bolygóra, s a fedélzetén szállított kis hatkerekű Mars-járó, a Sojourner segítségével a Mars morfológiájára, geológiájára és meteorológiájára vonatkozó adatokat gyűjtött és továbbított a Földre.
Két hónappal később, 1997. szeptember 11-én, kisebb technikai nehézségek után, sikerült Mars körüli pályára állítani a Mars Global Surveyor nevű mesterséges holdat, amelynek mérési adatai sok új momentummal gazdagították a bolygóról alkotott képünket.
|
|
6. ábra A Hubble Space Telescope felvételei a Marsról 1995. februárjában és az 1997-es oppozíciójakor. A felvételeken jól látható az északi pólus jégsapkájának méretcsökkenése. (NASA/JPL) |
A következő két szonda sajnos elveszett. A Mars Climate Orbiter feladata a Mars meteorológiájának vizsgálata lett volna, a bolygó körül keringve végigkövette volna a légkör és az évszakok változását egy teljes marsi éven keresztül. Műszereivel tanulmányozhatta volna a hőmérséklet, a nyomás, a vízgőz és a por globális eloszlását a bolygó atmoszférájában, valamint adatokat gyűjthetett volna a légkör és a felszín kölcsönhatásairól, azaz felmérhette volna a Mars globális időjárási viszonyait. A megérkezés után azonban nem sikerüt pályára állítani, egy szinte hihetetlen emberi hiba miatt valószínűleg túl mélyen merült a légkörbe és a bolygó felszínébe csapódott. (A katasztrófa több kutatót nem lepett meg, s azt a "faster and cheaper" számlájára írták.)
Minden valószínűség szerint a Mars Polar Lander nevű szonda is hasonló sorsa jutott. Ennek az egységnek a bolygó déli jégsapkáját kellett volna feltérképezni, a leszállás (becsapódás?) után azonban nem sikerült kapcsolatot teremteni vele. A NASA szakemberei több hónapon keresztül próbálták a szonda jeleit elcsípni, de nem jártak eredménnyel. A sikertelenség okait egyenlőre csak találgatják, de bíznak abban, hogy a Mars körül keringő Global Surveyor nagyfelbontású képein felfedezhetik a szondát.
A Mars északi és déli pólusát is jégsapkák borítják, mint a Föld esetében. Mindkét jégsapkának van egy állandó, egész évben látható része, s egy olyan része, amelyik csak télen figyelhető meg, a nyár folyamán pedig elolvad (6. ábra). Az északi jégsapka vízjégből, míg a déli főleg szén-dioxid jégből áll, de tartalmaz némi vizet is. Nem ismert az oka annak, hogy az északi állandó jégsapka, ahogyan azt a legújabb megfigyelések mutatják, miért tízszer akkora, mint a déli. A szezonális jégsapkák közül viszont a déli póluson lévő a nagyobb, mert a déli féltekén akkor van tél, amikor a Mars pályájának Naptól távolabbi részén jár, így a félteke globális hőmérséklete kedvez a nagyobb jégtakaró kialakulásának. Az északi jégsapka mérete nincs akkora, hogy a Marson valaha létezett összes vízet magába foglalhatná. Átmérője 1200 km, átlagos vastagsága pedig 1 km, így körülbelül annyi víz lehet benne, mint a grönlandi jégtakaró felében. Mindkét póluson olyan, a Marson szokatlan rétegződésű területek figyelhetők meg, melyek képe por és jég üledékes keverékére emlékeztet. Ebből a rétegződésből talán kiolvasható majd, hogy a marsi éghajlat lassan változott-e vagy a változások inkább valamilyen kataklizma hatására következtek be.
Európa - Óceánok a felszín alatt?
A NASA-nak a Marssal kapcsolatos balul sikerült expedícióin kívül szerencsére vannak sikeres küldetései is. Ezek egyike az 1989. októberében az Atlantis űrrepülőgép segítségével útjára bocsátott Galileo űrszonda. A szonda pályájának megtervezése az egyik legbonyolultabb égi mechanikai feladat volt, ugyanis az űreszköz a Vénusz és Föld melletti többszöri elrepüléssel, azok gravitációs terének segítségével, ún. hinta (flyby) manőverrekkel szerezte meg szükséges sebességet a Naprendszer legnagyobb bolygójának, a Jupiternek eléréséhez. A Galileo fő tudományos célja a Jupiter tanulmányozása volt, de a bolygóhoz tartó hatéves útja alatt rengeteg más vizsgálatot is el tudott végezni, például a Gaspra és az Ida kisbolygók szoros megközelítésekor. A szonda az óriásbolygó elérésekor két részre vált, egy "leszálló" egységre, aminek feladata a bolygó atmoszférájának a Földről, világűrből soha nem vizsgálatható alsó részének felderítése, s egy keringő egységre, ami a bolygó holdrendszerét, elsősorban a Galilei-holdakat tanulmányozza. A küldetés egyik érdekessége, hogy 1994-ben a Galileo felvételeket készített a Shoemaker-Levy üstökös darabjainak a Jupiter légkörébe történő becsapódásáról.
A Jupiter legnagyobb holdjai az ún. Galilei-holdak, az Io, az Európa, a Ganümédesz és a Kallisztó. Ezeket Galileo Galilei fedezete fel 1610-ben az általa készített távcsővel. A holdak elég nagyok és fényesek ahhoz, hogy kedvező pozíció esetén egész kicsi - a Galilei által használthoz hasonló - távcsővel bárki megpillanthassa őket. A bolygó további holdjai már csak sokkal nagyobb teljesítményű teleszkópokkal figyelhetők meg, sok kicsit pedig csak nemrégiben, az óriásbolygót megközelítő űreszközökről fedeztek fel.
|
|
7. ábra A Galileo szonda felvétele a Jupiter Európa nevű holdjának jeges felszínéről 1996. június 28-án készült. A képen jól láthatók az ún. "hármas sávok". (NASA/JPL) |
Bár a legbelső nagy hold, az Io kivételével, mindegyik Galilei-hold felszínén található jég, cikkünk témája szempontjából a legérdekesebb hold az Európa. Mérete valamivel kisebb, mint a Holdé, s régóta az érdeklődés középpontjában áll, ugyanis nagyon sok naprendszerbeli égitesttel szemben a felszíne nem kráterekkel, becsapódási nyomokkal tarkított, hanem nagy repedésekkel, rianásokkal szabdalt fehér és barnás-lila jég borítja (7. ábra). Az elképzelések szerint a Jupiter gravitációs terének árapálykeltő hatására alakult ki ez a felszín, s az sem lehetetlen, hogy az árapály okozta súrlódás közben termelődő hő elegendő arra, hogy az Európa jégfelszíne alatt a víz folyékony állapotban létezzen. A kutatók azt remélik, hogy a Galileo által készített felvételek segítenek majd annak megválaszolásában, hogy az Európán valóban létezik, létezett-e ilyen folyékony zóna, s ha igen, mely területeken és mikor.
A holdról a Voyager űrszonda 1979-ben jó minőségű képeket közvetített a Földre. Ezeken már megfigyelhetők a sötét-fényes-sötét megjelenésük miatt ún. "hármas sávok"-nak nevezett, leginkább autópályára hasonlító alakzatok, melyek mérete - hosszban és szélességben is - a kaliforniai Szt. András törésvonaléval vetekszik. A sávok eredetének magyarázatára több modell is született. Az egyik alapján tektonikus mozgások következtében keletkezett repedéseken sötétebb színű, szilikátokkal keveredett víz ömlött a felszínre, majd ott megfagyott, létrehozva az említett mintázatot. A kutatók szerint azonban az új megfigyelések fényében az is elképzelhető, hogy "piszkos gejzírek" kitörésekor jég és sötét szilikátszemcsék keveréke folyt ki a felszínre, melyet később tisztább vízjég sokkal kisebb intenzítású, de folyamatos kiömlése követett, s ez rajzolta a világos csíkot a korábbi sötétebb sávok közepére.
|
|
8. ábra A Galileo űrszonda által az Európa felszínéről 1997. február 20-án 600 km-ről készített felvétel. (NASA/JPL) |
A Galileo által az Európáról felvett legjobb képek az 1997. február 20-ai és december 16-ai megközelítéskor készültek, amikor a szonda alig több, mint 200 km-re haladt el a hold mellett. A felvételek felbontása olyan jó, hogy már 6 méteres részletek is megkülönböztethetők. A továbbított képeken legérdekesebbek azok a kisebb-nagyobb blokkok, amelyek a tavaszi olvadáskor a földi poláris jégsapkákról leszakadó jéghegyekre emlékeztetnek (8. ábra), s azt jelzik, hogy a holdnak valószínűleg még ma is vékony jégkérge van, amely alatt folyékony víz vagy kásás jég rejtőzik.
Az új megfigyelések alapján több kutató úgy gondolja, a holdon található kevés kráter azt jelenti, hogy az Európa felszíne sokkal fiatalabb, mint ahogyan korábban gondolták. Az égitesteket a világűrből bombázó kisbolygók és üstökösök száma alapján megadható ún. kráterképződési ráta alapján egyes vélemények szerint minél kevesebb a kráter egy égitesten, az annál fiatalabb. Bár az ütközések száma csak nagy bizonytalansággal becsülhető meg, a hold felszínén olyan kevés a becsapódási nyom, hogy mindenképpen nagyon fiatalnak kell lennie. Az Európa jég borította felszínén valószínűleg alig néhány millió éves alakzatokat láthatunk, ezek kora megegyezik a legfiatalabb földi geológiai képződmények becsült korával.
Mások véleménye szerint az előzőkkel ellentétben a hold felszínének kora közel van az egy milliárd évhez. A Holdon és a Naprendszer legnagyobb holdján, a Ganümédeszen is vannak olyan nagy kráterek, melyek korát 3.8 milliárd évre teszik. De a Ganümédeszen sokkal kevesebb a nagy kráterekre rakódott, a későbbi kisebb becsapódásoktól származó kis kráterek száma, mint a Holdon, ami azt jelentheti, hogy a Jupiter távolságában kevésbé intenzív a kráterképződési folyamat, mint a Föld-Hold rendszer esetében. A vita eldöntéséhez hozzájárulhatna, ha valamilyen aktivitás nyomait, például kitörő gejzíreket tudnának megfigyelni a hold felszínén, illetve sokat várnak a Galileo mostani és a Voyager szonda 1979-ben készült felvételeinek összehasonlításából, ami alapján a felszíni alakzatok változásait lehetne nyomon követni.
Az Európa az egyik legkülönösebb égitest a Naprendszerben. A felszínét borító jégkéreg alatt valószínűleg hatalmas óceánok vannak, talán még a földinél is nagyobb mennyiségű vízzel. De minél többet tudunk meg róla, annál több új kérdést vet fel. Az Európa egyelőre őrzi titkát.
Irodalomjegyzék
A témával kapcsolatban, az eredmények újdonsága miatt, Internetes források - elsősorban a NASA és a Jet Propulsion Laboratory (JPL) - web-oldalai tartalmaznak további információkat, de ajánlhatók az Astronomy és a Sky and Telescope magazinok közelmúltbeli példányai is.
Megjegyzés: A cikk 2000-ben készült az 1999-es teljes napfogyatkozás tiszteletére kiadott Ember és ég (Pauz-Westermann Kiadó, Celldömölk, 1999) tanulmánykötet folytatásába, az Ember és víz kötetbe, ami sajnos anyagi okok miatt végül nem jelent meg, ezért a cikket gyakorlatilag változtatás, az esetleges újabb eredményekkel való kiegészítés nélkül közzétesszük itt. (Dr. Kovács József)
