Bild wikipedia på de galileiska månarna i en sammansatt
bild där månarnas storlek kan jämföras med Jupiters: uppifrån ses Io, Europa,
Ganymedes och Callisto. De så kallade galeileiska månarna ses Io, Europa,
Ganymedes och Callisto kallas så eftersom det var den italienske astronomen
Galileo Galilei som var den som upptäckte dem.
Sedan de första uppdragen av utforskning Jupiter och dess 95 månar i slutet av 1970-talet har forskare vetat att Jupiters månar uppvisar markant olika egenskaper. Io och Europa är det mest slående exemplet. Medan Io är en torr och intensivt vulkanisk värld utan vatten, är Europa isig och tros dölja ett enormt underjordiskt hav av flytande vatten.
I en ny internationell
studie under ledning från Aix-Marseille University och Southwest Research Institute (SwRI)
beskrivs att denna slående kontrast fastställdes vid bildandet av dessa månar. De bildades
runt Jupiter, inte genom senare evolutionära processer.
"Io och Europa är grannar som kretsar runt Jupiter, men de ser ut att komma från helt olika familjer," beskriver SwRI:s Dr. Olivier Mousis vid Department, Southwest Research Institute, 6220 Culebra Road, San Antonio och andreförfattare till en artikel i Astrophysical Journal som beskriver dessa upptäckter (se nedan).
Teamet testade två huvudhypoteser för att förklara
skillnaderna. Den första antyder att de extrema förhållandena nära Jupiter
under satellitbildningen hindrade att vattenis bevarades vilket berövade Io
vatten. Den andra hypotesen föreslår att Io och Europa
initialt bildades med liknande mängder vatten, men att Io senare förlorade de
flesta av sina flyktiga ämnen över tid genom atmosfäriska flykter och erosionsprocesser.
Det internationella teamet rekonstruerade de
tidigaste evolutionära stadierna av Io och Europa med antagandet att månens
vatten härstammar från hydrerade mineraler som införlivades under bildandet.
Med hjälp av en avancerad numerisk modelleringsram kopplade studien månarnas
interna termiska utveckling till flyktiga flyktprocesser vilket tog hänsyn
till alla större värmekällor som var aktiva i det unga Jupitersystemet,
inklusive ackretionsuppvärmning, radioaktivt sönderfall, tidvattenspridning och
Jupiters intensiva strålning.
"Io har länge setts som en måne som förlorade
sitt vatten senare i livet," förklarar Mousis. "Men när vi sätter den
idén på prov vägrar fysiken att visa hur: "Io kunde helt enkelt inte bli av med
sitt vatten så effektivt."
För den delen skulle Europa inte heller förlora sitt
vatten inte ens under extrema förhållanden. Resultaten visar att Io och Europa
redan var fundamentalt olika vid bildandet. Io bildades av torr materia och
Europa ackumulerade från isrikt mineral.
"Den enklaste förklaringen visar sig vara den
rätta," beskriver Mousis. "Io bildades torr och Europa bildades våt."
Dessa modeller visar att den kompositionella
kontrasten mellan Io och Europa inte är resultatet av efterföljande evolution,
utan snarare det direkta arvet från den ursprungliga miljön runt Jupiter vid
den tid då dess månar bildades. Dessa slutsatser utmanar den långvariga
antagandet att Ios högdensitetssammansättning berodde på en massiv förlust av
flyktiga ämnen efter dess bildande.
Från och med 2031 kommer NASAs Europa
Clipper-uppdrag och Europeiska rymdorganisationens Juice-uppdrag att studera
Jupiters stora månar och ge avgörande nya data för att ytterligare testa dessa
slutsatser. Särskilt kommer provtagning av vattenisplymer som förväntas bryta
ut från sprickor i Europas isiga yta ge historisk kontext.
"Genom att undersöka plymaktivitet och vattens
isotopiska fingeravtryck kommer framtida uppdrag att hjälpa oss att rekonstruera
de tidiga förhållandena av Jupitersystemets månars bildande," beskriver Mousis.
Få tillgång till forskningsartikeln "On the Divergent Evolution of Io and Europa as Primordial Ocean Worlds" i Astrophysical Journal.
