画像クレジット：NASA
木星の衛星の1つであるエウロパが、氷に覆われた水の海を持っているという証拠が増えています。科学者たちは現在、月の表面にある65個の衝突クレーターのサイズと深さを測定することで、その氷の厚さについて推測しています。エウロパの氷の厚さは、そこに生命を見つける可能性に影響を与えます。厚すぎると日光は、光合成生物に到達するのに問題があります。
ジャーナルNatureの2002年5月23日号で報告された木星の大型氷衛星の衝突クレーターの詳細なマッピングと測定により、ヨーロッパの浮遊氷の殻の厚さは少なくとも19キロメートルである可能性があることが明らかになりました。ヒューストンの月惑星研究所のスタッフ科学者で地質学者のポールシェンク博士によるこれらの測定結果は、科学者とエンジニアが暖かい室内で凍った世界の生命を探す新しい賢い手段を開発する必要があることを示しています。
大ヨーロッパのピザ討論：「薄い地殻か厚い地殻か？」
ガリレオの地質学的および地球物理学的証拠は、エウロパの氷の表面の下に液体の水の海が存在するという考えを支持しています。議論は今、この氷のような殻の厚さに集中しています。海は、わずか数キロの厚さの薄い氷の殻を通して溶け、水やその中を泳いでいるものはすべて日光（および放射）にさらされます。薄い氷の殻が溶けて海を地表にさらし、光合成生物が太陽光に簡単にアクセスできるようにします。数十キロメートルの厚い氷の殻が溶け出すことはほとんどありません。
エウロパの氷のような殻の厚さが重要なのはなぜですか？
厚さは、エウロパが受ける潮汐加熱の量の間接的な尺度です。潮汐暖房は、ヨーロッパにどれくらいの量の液体の水があるか、ヨーロッパの海底に火山活動があるかどうかを推定するために重要ですが、それは導出されなければなりません。測定できません。 19キロメートルの厚さの新しい推定値は、潮汐加熱のいくつかのモデルと一致していますが、さらに多くの研究が必要です。
ヨーロッパの海の生物学的に重要な物質が海面に移動する方法と場所を制御するため、厚さは重要です。太陽光は氷の殻に数メートル以上侵入できないため、光合成生物が生き残るためにはヨーロッパの表面に簡単にアクセスできる必要があります。この問題については後で詳しく説明します。
厚さはまた、最終的にヨーロッパの海を探索し、ヨーロッパの生命または有機化学の証拠を検索する方法を決定します。このような厚い地殻から直接海を掘削したりサンプリングしたりすることはできず、表面に露出している可能性のある海洋物質を探すための巧妙な方法を開発する必要があります。
エウロパの氷の殻の厚さをどのように推定しますか？
エウロパの大型の氷のようなガリレオ衛星の衝突クレーターに関するこの研究は、エウロパの衝突クレーターの地形と形態を、姉妹の氷の衛星ガニメデとカリストのものと比較したものに基づいています。 NASAのボイジャーとガリレオ宇宙船から取得した画像のステレオ分析と地形分析を使用して、シェンク博士が240か所のクレーター（そのうち65か所はヨーロッパ）を測定しました。ガリレオは現在木星を周回しており、2003年後半に木星への最終突入に向かっています。ガニメデとカリストはどちらも内部に液体の海を持っていると考えられていますが、どちらもかなり深い（およそ100〜200キロ）と推測されています。つまり、ほとんどのクレーターは海の影響を受けず、海への深さが不明ですがはるかに浅い可能性が高いヨーロッパとの比較に使用できます。
エウロパの氷の殻の厚さの推定は、2つの重要な観察に基づいています。 1つ目は、エウロパの大きなクレーターの形状が、ガニメデやカリストにある同様のサイズのクレーターとは大きく異なることです。シェンク博士の測定によると、直径8 kmを超えるクレーターは、ガニメデやカリストのクレーターとは根本的に異なります。これは氷殻の下部の暖かさによるものです。氷の強さは温度に非常に敏感で、暖かい氷は柔らかく、かなり速く流れます（氷河を考えてください）。
2番目の観察は、クレーターの直径が約30キロメートルを超えると、エウロパのクレーターの形態と形状が劇的に変化することです。 30キロメートル未満のクレーターは数百メートルの深さで、認識可能なリムと中央の隆起があります（これらは衝撃クレーターの標準機能です）。直径27 kmのクレーターであるプウィルは、これらのクレーターの中で最大のクレーターの1つです。
一方、30 kmを超えるエウロパのクレーターには、縁や隆起がなく、地形的な表現はごくわずかです。むしろ、同心円状の谷と尾根のセットに囲まれています。これらの形態と地形の変化は、エウロパの氷の地殻の特性の根本的な変化を示しています。最も論理的な変化は、固体から液体への変化です。大きなユーロパンクレーターの同心円状の輪は、おそらくクレーターの床の大規模な崩壊によるものです。もともとは深いクレーターホールが崩壊すると、氷の地殻の下にある材料が急いで入り、空隙を埋めます。この突入する物質は、上にある地殻を引きずり、それを破砕し、観察された同心リングを形成します。
19〜25 kmの値はどこから来たのですか？
大きな衝突クレーターは、惑星の地殻に深く入り込み、それらの深さの特性に敏感です。ヨーロッパも例外ではありません。重要なのは、クレーターの直径が約30キロメートルでの形態と形状の急激な変化です。これを使用するには、元のクレーターの大きさと、液体層が衝撃クレーターの最終的な形状に影響を与える前にどれだけ浅くなければならないかを推定する必要があります。これは、数値計算と実験室での実験から衝撃力学を導き出したものです。この？クレーター崩壊モデル？次に、観察された遷移直径をレイヤーの厚さに変換するために使用されます。したがって、幅30 kmのクレーターが深さ19〜25 kmの層を検知または検出しています。
エウロパの氷殻の厚さのこれらの推定値はどの程度確実ですか？
これらの技術を使用した正確な厚さには、いくつかの不確実性があります。これは主に、実験室で再現することが非常に難しい、衝撃クレーター力学の詳細の不確実性によるものです。ただし、不確実性はおそらく10〜20％に過ぎないため、エウロパの氷の殻の厚さは数キロメートルではないことを合理的に確信できます。
過去に氷の殻が薄くなったのでしょうか？
クレーターの地形には、ガニメデの氷の厚さが時間とともに変化したという証拠があり、ヨーロッパでも同じことが当てはまる可能性があります。 19〜25キロメートルの氷殻の厚さの推定は、現在ヨーロッパで見られる氷の表面に関連しています。この表面は3000万から5000万年と推定されています。これより古いほとんどの表面材料は、テクトニズムと表面再形成によって破壊されています。この古い氷の地殻は、今日の地殻よりも薄いかもしれませんが、現在のところ知る方法がありません。
エウロパの氷の殻に薄い斑点がありますか？
シェンク博士が研究した衝撃クレーターは、ヨーロッパの表面全体に散らばっていました。これは、氷の殻がどこでも厚いことを示唆しています。熱流が高いため、シェルが薄い局所領域が存在する可能性があります。しかし、貝殻の基部にある氷は非常に暖かく、地球上の氷河で見られるように、暖かい氷はかなり急速に流れます。結果として、「穴」はありますか？エウロパの氷の殻は氷を流すことで素早く満たされます。
厚い氷の殻はエウロパに生命がないことを意味しますか？
番号！エウロパ内部の生命の起源と条件について私たちがほとんど知らないことを考えると、生命は依然としてもっともらしいです。氷の下に水が存在する可能性は、主要な要素の1つです。厚い氷の殻は、ヨーロッパでは光合成をほとんど起こしません。生物は表面への迅速または容易なアクセスを持たないでしょう。エウロパ内の生物が日光なしで生き残ることができるならば、殻の厚さは二次的に重要です。結局のところ、生物は地球の海の底で非常によく機能し、太陽光がなくても化学エネルギーで生き残ります。そもそも生物がこの環境に由来することが可能であれば、これはヨーロッパにも当てはまるでしょう。
それから、ヨーロッパの氷の殻ははるか昔にずっと薄くなっていたかもしれません。あるいは、ある時点でそれが存在せず、海が裸になって宇宙にさらされたかもしれません。それが本当なら、化学と時間に応じて、さまざまな生物が進化する可能性があります。海が氷結し始めた場合、生き残った生物は、海底の火山など（火山が形成される場合）など、生き残ることができる環境に進化する可能性があります。
氷の殻が厚い場合、私たちはエウロパでの生活を探検できますか？
地殻が実際にこれほど厚い場合、テザーロボットで氷に穴を開けたり溶かしたりすることは現実的ではありません。それにもかかわらず、他の場所で有機海洋化学や生命を検索することができます。私たちにとっての課題は、エウロパを探索するための賢い戦略を考案することです。厚い氷の殻の見通しは、露出した海洋物質を見つける可能性のあるサイトの数を制限します。ほとんどの場合、海の物質は小さな泡やポケットとして、あるいは他の地質学的手段によって表面に運ばれた氷の中に層として埋め込む必要があります。 3つの地質学的プロセスがこれを行うことができます。
1.衝突クレーターは地殻物質を深さから掘削し、それを表面に排出します。ここでそれを拾うことができます（50年前、アリゾナ州の流星噴火口の側面で鉄隕石の破片を拾うことができましたが、ほとんどは今までに発見されています） ）。残念ながら、ヨーロッパで最大の知られているクレーター、タイアは、海に近づくのに十分な深さではなく、わずか3 kmの深さから材料を発掘しました（幾何学および力学により、クレーターは、クレーターの下部ではなく上部から発掘します）。海の物質のポケットまたは層が浅い深さで地殻に凍結された場合、それは衝突クレーターによってサンプリングされる可能性があります。確かに、タイヤの床の色は、元の地殻よりも少しオレンジがかっています。しかし、エウロパのおよそ半分はガリレオによってよく見えたので、大きなクレーターが見えにくい側に存在するかもしれません。調べるには戻る必要があります。
2. Europaの氷のような殻がやや不安定で対流している（または対流している）ことを示す強力な証拠があります。これは、深い地殻物質の塊が数キロのドームとして時々露出される表面に向かって上向きに上昇することを意味します（塊はSilly Puttyのような柔らかい固体物質を除いて、Lava Lampと考えてください）。次に、下部地殻に埋め込まれた海洋物質が表面に露出する可能性があります。このプロセスには数千年かかる可能性があり、木星の致命的な放射線への被曝は控えめに言っても不親切です！しかし、少なくとも何が残っているかを調査してサンプリングすることができました。
3.エウロパの表面の広い領域の表面を新しくし、氷の殻が文字通り引き裂かれ、分裂した。これらの領域は空ではありませんが、下から新しい材料で満たされています。これらの地域は海の物質で溢れているようではなく、地殻の底からの柔らかく暖かい氷で溢れているようです。それにもかかわらず、この新しい地殻物質内に海洋物質が見つかる可能性は非常に高いです。
エウロパの表面と歴史に対する私たちの理解はまだ非常に限られています。海洋物質を表面に運ぶ未知のプロセスが発生する可能性がありますが、ヨーロッパへの帰還のみが通知します。
エウロパの次は？
コスト超過により、提案されたEuropa Orbiterが最近キャンセルされたため、今度はEuropaの海を探索するための戦略を再検討する良い機会です。テザー潜水艦と深い掘削プローブは、このような深い地殻ではかなり実用的ではありませんが、それでも地表着陸船は非常に重要です。着陸船を地上に送る前に、木星またはヨーロッパ軌道で偵察ミッションを送って、地殻の海洋物質の露出と薄いスポットを探し、最高の着陸地点を探す必要があります。そのような使命は、鉱物同定のために大幅に改善された赤外線マッピング機能を利用することになります（結局、ガリレオ装置はほぼ25年前のものです）。地形マッピングには、ステレオおよびレーザー機器が使用されます。重力の研究とともに、これらのデータを使用して、氷の地殻の比較的薄い領域を検索できます。最後に、ガリレオは、衝撃クレーターを含むマッピングに十分な解像度で、ヨーロッパの半分以下を観察しました。たとえば、この見苦しい半球のクレーターは、ヨーロッパの氷の殻が過去に薄いかどうかを示すことができます。
エウロパのランダー？
地震計を備えた着陸船は、木星とイオが及ぼす毎日の潮汐力によって発生するヨーロッパの地震を聞くことができます。地震波を使用して、深さを正確に氷の殻の底に、そしておそらく海の底にもマッピングすることができます。搭載された化学分析装置は、有機分子や他の生物学的トレーサーを検索し、海洋化学を特定する可能性があります。これは、居住者としてのヨーロッパの見通しの基本的な指標の1つです。惑星。このような着陸船は、表面の放射線損傷ゾーンを通過するために、おそらく数メートルを掘削する必要があります。これらのミッションが進行中である場合にのみ、私たちはこの食欲をそそる惑星サイズの月の真の探査を開始できます。 Monty Pythonを言い換えると、「まだ死んでいない！」
元のソース：USRAニュースリリース
