Bagaimanakah Kita Tahu Europa Mempunyai Lautan di Bawah Ais?

Europa merupakan salah satu bulan terbesar yang mengelilingi planet Musytari. Dari angkasa, permukaannya kelihatan cerah dan dipenuhi jalur serta rekahan panjang. Permukaan tersebut terdiri terutamanya daripada ais air, namun bukti saintifik menunjukkan bahawa Europa mungkin menyimpan lautan bawah permukaan berupa air cecair yang luas di bawah lapisan aisnya.

Kesimpulan ini bukan berdasarkan gambar lautan yang tersembunyi. Sebaliknya, ahli astronomi menggabungkan pengukuran medan magnet, pemerhatian bentuk permukaan dan model fizik untuk memahami struktur dalaman Europa.

Permukaan ais yang penuh rekahan

Europa mempunyai permukaan yang berbeza daripada kebanyakan bulan berbatu dalam Sistem Suria. Gambar yang dirakam oleh kapal angkasa Voyager dan Galileo menunjukkan rangkaian rekahan, jalur gelap serta kawasan yang kelihatan seperti kepingan ais yang pernah bergerak dan berubah kedudukan. Permukaannya juga mempunyai bilangan kawah hentaman yang agak sedikit berbanding banyak jasad lain dalam Sistem Suria, dan keadaan ini menunjukkan bahawa permukaan Europa telah mengalami perubahan geologi yang ketara.

Sesetengah kawasan kelihatan seolah-olah lapisan ais pernah pecah, bergerak dan membeku semula. Ahli sains mentafsirkan bentuk tersebut sebagai petunjuk bahawa ais mungkin pernah bergerak di atas bahan yang lebih mudah berubah bentuk, termasuk kemungkinan air cecair. Namun, rekahan dan perubahan permukaan sahaja tidak membuktikan bahawa lautan masih wujud pada masa kini, kerana ciri tersebut juga boleh merekodkan proses geologi yang berlaku pada masa lampau.

Petunjuk daripada medan magnet Musytari

Bukti yang lebih kukuh diperoleh melalui pengukuran medan magnet. Musytari mempunyai medan magnet yang sangat kuat, dan ketika Europa mengelilingi planet itu, medan magnet yang dialami Europa berubah mengikut masa. Apabila medan magnet berubah merentasi bahan yang boleh mengalirkan elektrik, perubahan tersebut boleh menghasilkan arus elektrik dalam bahan berkenaan. Proses ini dikenali sebagai aruhan elektromagnet, dan arus elektrik yang teraruh pula menghasilkan medan magnet tambahan.

Semasa kapal angkasa Galileo menghampiri Europa, alat pengukur medan magnetnya mengesan gangguan yang sepadan dengan kewujudan medan magnet teraruh. Penyelidik membandingkan pengukuran tersebut dengan model fizik, dan hasilnya menunjukkan bahawa Europa berkemungkinan mempunyai lapisan yang mampu mengalirkan arus elektrik di bawah permukaannya.

Air tulen bukan pengalir elektrik yang baik, tetapi air yang mengandungi garam terlarut boleh mengalirkan arus elektrik dengan lebih berkesan. Oleh sebab Europa kaya dengan ais air, penjelasan yang paling munasabah ialah kewujudan lautan air masin di bawah kerak aisnya. Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada 1998 memberikan bukti penting yang menyokong tafsiran tersebut. Walau bagaimanapun, alat Galileo tidak mengukur air laut secara langsung. Kewujudan lautan merupakan inferens saintifik berdasarkan tindak balas magnet yang diperhatikan dan sifat bahan yang dijangka berada di dalam Europa.

Bagaimanakah air boleh kekal cair begitu jauh daripada Matahari?

Europa berada jauh daripada Matahari. Cahaya Matahari yang diterima Europa jauh lebih lemah berbanding cahaya Matahari yang diterima Bumi. Oleh itu, permukaannya sangat sejuk. Namun, suhu permukaan tidak semestinya sama dengan suhu jauh di dalam sesuatu jasad angkasa. Europa mengalami tarikan graviti Musytari yang sangat kuat, dan orbitnya berbentuk elips sedikit, menyebabkan jaraknya daripada Musytari berubah sepanjang peredaran.

Akibatnya, perbezaan tarikan graviti Musytari antara bahagian-bahagian Europa turut berubah, lalu jasad tersebut mengalami regangan dan mampatan berulang. Proses ini dikenali sebagai pemanasan pasang surut, apabila sebahagian tenaga gerakan dan perubahan bentuk ditukarkan kepada haba di bahagian dalam jasad. Haba daripada proses ini, bersama sumber haba dalaman yang lain, boleh membantu mengekalkan air dalam keadaan cecair di bawah lapisan ais, manakala lapisan ais di atasnya mengurangkan kadar kehilangan haba daripada lautan ke angkasa. Namun, jumlah haba sebenar dan cara haba bergerak melalui bahagian dalam Europa masih dikaji.

Berapa dalamkah lautan Europa?

Model semasa mencadangkan bahawa kerak ais Europa mungkin mempunyai ketebalan sekitar 15 hingga 25 kilometer. Di bawahnya, lautan air cecair dianggarkan mempunyai kedalaman sekitar 60 hingga 150 kilometer. Sekiranya anggaran tersebut hampir tepat, jumlah air dalam lautan Europa mungkin melebihi jumlah air di seluruh lautan Bumi.

Adakah kewujudan lautan bermaksud terdapat kehidupan?

Air cecair merupakan salah satu keperluan penting bagi kehidupan seperti yang kita kenali, tetapi air sahaja tidak mencukupi. Persekitaran yang sesuai untuk kehidupan juga memerlukan sumber tenaga dan bahan kimia yang boleh menyokong proses biologi. Ahli sains sedang mengkaji sama ada lautan Europa mempunyai keadaan sedemikian, termasuk kemungkinan interaksi antara air dengan batuan di dasar lautannya. Setakat ini, tiada kehidupan yang disahkan wujud di Europa.

Misi Europa Clipper yang dilancarkan pada 14 Oktober 2024 dijadualkan tiba di Musytari pada April 2030. Kapal angkasa itu dirancang membuat 49 penerbangan lintas dekat Europa untuk mengkaji kerak ais, komposisi dan geologinya. Matlamat utamanya bukan untuk mengesan hidupan secara langsung, tetapi untuk menentukan sama ada Europa mempunyai keadaan yang berpotensi menyokong kehidupan.

Bagaimanakah gangguan medan magnet menjadi bukti lautan tersembunyi?