Rozdíly ve vodě mezi galileovskými měsíci se odvíjely od jejich formování

Diagram znázorňuje rozdílné výchozí materiály pro vznik galileovských měsíců, přičemž Io vznikal z bezvodé horniny, Europa vznikala z vodnaté (na vodu bohaté) horniny, zatímco Ganymed a Kallisto se formovaly primárně z ledu.

Jak dlouho trvalo stanovení obsahu vody v Jupiterových galileovských měsících Io a Europa? Tímto tématem se zabývá nedávná studie publikovaná v časopise The Astrophysical Journal, v níž tým vědců ze Spojených států a Francie zkoumal složité procesy zodpovědné za vznik a vývoj měsíců Io a Europa. Tato studie má potenciál pomoci vědcům lépe pochopit vznik a vývoj dvou nejunikátnějších měsíců Sluneční soustavy: Io je znám jako vulkanicky nejaktivnější těleso Sluneční soustavy a Europa je oceánský svět, jehož zásoby vody se odhadují na dvojnásobek objemu pozemských oceánů.

Pro tuto studii vědci použili řadu modelů k simulaci rané historie formování měsíců Io a Europy před miliardami let, k níž došlo v době, kdy byl Jupiter mnohem jasnější než dnes. Cílem studie bylo zjistit, jak Io ztratil vodu, zatímco Europa ji získala ve velkém množství. Vědci naznačili, že oba měsíce zpočátku vodu měly, ale únik atmosféry způsobil, že Io vodu ztratil, zatímco Europa si ji ponechala.

Nakonec vědci navrhli, že místo toho, aby se oba měsíce formovaly s vodou a Io ji později ztratil, se Io odpočátku vytvořil bez vody, zatímco Europa se vytvořila s vodou. V podstatě se současné prostředí na obou měsících vytvořilo během jejich počátečního formování.

Studie uvádí: „Navzdory předpokladům přijatým v této práci se Io pravděpodobně nemohl zbavit svých původních zásob vody. Po rozptýlení akrečního disku a poklesu svítivosti Jupitera by zbytková ledová schránka nebyla odstraněna slapovým ohřevem v geologických časových horizontech. To naznačuje, že Io akreoval primárně bezvodé silikáty a že kompoziční kontrast mezi dvěma vnitřními měsíci odráží termodynamickou strukturu Jupiterova cirkuplanetárního disku v době jejich vzniku, spíše než odlišné evoluční procesy nebo procesy ztráty atmosféry.“

Ačkoliv Ganymed a Kallisto představují třetí a čtvrtý galileovský měsíc, vědci poznamenávají, že do této studie nebyly zahrnuty z mnoha důvodů. Mezi ně patří vyšší povrchová gravitace, vznik v chladnějším prostředí ve větších vzdálenostech od Jupitera a slabší slapové síly, které jsou na Io a Europě podstatně silnější. Na rozdíl od Io a Europy se Ganymed a Kallisto skládají z mnohem většího množství ledu a snížené slapové síly Jupitera umožnily oběma měsícům udržet si primárně ledový stav, na rozdíl od aktivnějších Io a Europy.

Slapové síly působící na Io a Europu způsobují neustálé natahování a stlačování, které oba měsíce zažívají při oběhu kolem Jupitera, přičemž jejich oběžné dráhy jsou poněkud eliptické. Když jsou blíže k Jupiteru, jsou natahovány jeho silnou gravitací a následně stlačovány, jak se od Jupitera vzdalují. Tento jev vede k tomu, že se nitra obou měsíců v důsledku tření zahřívají po dlouhou dobu, přičemž Io je vulkanicky aktivní a Europa obsahuje velkou masu slané kapalné vody.

„Io a Europa jsou sousední měsíce obíhající kolem Jupitera, přesto vypadají, jako by pocházely z úplně jiných rodin,“ řekl Olivier Mousis, planetolog ze Southwest Research Institute a spoluautor studie. „Naše studie ukazuje, že tento kontrast nebyl vepsán v průběhu času – byl tam již při zrození.“

Tato studie přichází v době, kdy je sonda NASA Europa Clipper na cestě k Europě, aby studovala její potenciální obyvatelnost, s odhadovaným datem příletu v dubnu 2030. Během své plánované čtyřleté mise má sonda provést přibližně 50 těsných průletů kolem Europy s využitím eliptických drah. Důvodem je, aby sonda nezůstala příliš dlouho v silném magnetickém poli Jupitera, jehož intenzivní záření by mohlo poškodit součásti sondy a ohrozit misi.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/galilean-moons-water-differences-set-during-formation a https://www.swri.org/newsroom/press-releases/new-study-finds-water-makeup-of-jupiter-s-galilean-moons-set-birth

autor: František Martinek