Novi pogled na to kako kemikalije na Jupiterovom mjesecu Europa mogu zajedno reagirati mogao bi pružiti novi uvid u to kako bi se kemijske reakcije mogle odvijati u mjesečevoj ledenoj kore, unatoč hladnim temperaturama. Budući da se reakcija događa bez pomoći zračenja, ona se može odvijati u čitavoj Europi debelog sloja leda. Da se to događa, obnovila bi trenutna razmišljanja o kemiji i geologiji ovog mjeseca i možda drugima.
Europa ima temperaturu oko 86 do 130 Kelvina (minus 300 do minus 225 stupnjeva Fahrenheita), a u onim ekstremno hladnim uvjetima, većina kemijskih reakcija zahtijeva dotok energije iz zračenja ili svjetlosti. U Europi energija dolazi od čestica iz Jupiterovih zračnih pojaseva. Budući da većina tih čestica prodre samo djelić centimetra u površinu, modeli Europa kemije obično se zaustavljaju.
"Kad ljudi govore o Europi o kemiji, obično govore o reakcijama koje izazivaju zračenje", kaže znanstvenica Goddard Reggie Hudson. "Jednom kada se spustite ispod površine Europe, ona je hladna i čvrsta i obično ne očekujete da će se stvari odvijati vrlo brzo pod tim uvjetima", rekao je Reggie Hudson, iz NASA Goddard-ove Astrohemijske laboratorije.
"Ali s kemijom koju opisujemo", rekao je Mark Loeffler, prvi autor knjige koja je objavljena u Geophysical Research Letters, "mogli biste imati led debljine 10 ili 100 metara (otprilike 33 ili 330 stopa) i ako ima sumpora dioksid pomiješan, imat ćete reakciju. "
Spektroskopija pokazuje da u Europi ima sumpora, a astronomi vjeruju da potječe od vulkana Jupiterovog mjeseca Io, zatim se jonizira i prevozi u Europu, gdje se ugrađuje u led. Ali izvorno su astronomi smatrali da se između vodenog leda i sumpora ne može dogoditi mnogo reakcija.
Loeffler i Hudson raspršili su vodenu paru i sumporni dioksid na ogledala veličine četvrtine u komori s visokim vakuumom. Budući da su se zrcala držala na oko 50 do 100 Kelvina (oko minus 370 do minus 280 stupnjeva Farenhajta), plinovi su se odmah kondenzirali kao led. Kako je prolazila reakcija, istraživači su koristili infracrvenu spektroskopiju kako bi promatrali smanjenje koncentracije vode i sumpornog dioksida i povećanje koncentracija dobivenih pozitivnih i negativnih iona.
Čak i s ekstremno hladnim temperaturama, molekule su brzo reagirale u svojim ledenim oblicima. "Na 130 Kelvina [oko minus 225 stupnjeva Fahrenheita], što predstavlja topli kraj očekivanih temperatura na Europi, ta je reakcija u osnovi trenutna", rekao je Loeffler. "U 100 Kelvina, možete zasićiti reakciju nakon pola dana do dana. Ako to ne zvuči brzo, imajte na umu da je na geološkim vremenskim skalama - milijardi godina - dnevno brže od treptaja oka. "
Kako bi testirali reakciju, istraživači su dodali smrznuti ugljični dioksid, poznat i kao suhi led, koji se obično nalazi na ledenim tijelima, uključujući Europa. "Da je smrznuti ugljični dioksid blokirao reakciju, ne bismo bili ni približno zainteresirani", rekao je Hudson, "jer tada reakcija vjerojatno ne bi bila relevantna za Europa kemiju. Bila bi to laboratorijska znatiželja. " Ali reakcija se nastavila, što znači da bi mogla biti značajna za Europu, kao i za Ganymede i Callisto, još dvije Jupiterove lune i druga mjesta na kojima su prisutni i voda i sumpor dioksid.
Reakcijom se pretvara jedna četvrtina u gotovo jednu trećinu sumpornog dioksida u različite proizvode. "Ovo je neočekivano visok prinos ove kemijske reakcije", rekao je Loeffler. "Bili bismo zadovoljni s pet posto."
Štoviše, proizvedeni pozitivni i negativni ioni reagirat će s drugim molekulama. To bi moglo dovesti do neke intrigantne kemije, posebno zato što je bisulfit, vrsta sumpornih iona i neki drugi proizvodi ove reakcije dovoljno vatrostalno stabilni da bi trajali prilično dugo.
Ovo će novo otkriće zasigurno potaknuti nova daljnja promatranja Europe kako bi se utvrdilo mogu li se naći dokazi o bilo kakvim reakcijskim proizvodima.
Izvor: JPL
