أوروبا (القمر الصناعي): الخصائص والتكوين والمدار والحركة - آرتي - 2025

يوروبا هو قمر طبيعي أو قمر لكوكب المشتري ، اكتشفه عالم الفلك الإيطالي جاليليو جاليلي (1564-1642) عام 1610. وهي جزء مما يسمى بأقمار جاليليو ، إلى جانب جانيميد وآيو وكاليستو. يأتي اسمها من شخصية في الأساطير اليونانية: كانت يوروبا والدة الملك مينوس من كريت ، أحد محبي ملك الآلهة.

اقترح عالم الفلك الألماني سيمون ماريوس ، أحد معاصري غاليليو ، الاسم في عمل له ، والذي نسب أيضًا الفضل في اكتشاف أقمار جوفيان قبل إعلان جاليليو عنها.

الشكل 1. صورة ملونة طبيعية لأوروبا التقطتها بعثة جاليليو ، الخطوط ربما تكون كسورًا في القشرة مع صخور مكشوفة. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. NASA / JPL / DLR / المجال العام

هناك تسمية أخرى مستخدمة لهذا القمر الصناعي وغير صالحة للاستخدام حاليًا هي تلك التي اقترحها غاليليو في الأصل ، بأرقام رومانية. وبالتالي ، فإن أوروبا هي أيضًا كوكب المشتري الثاني ، لأنها ثاني قمر غاليلي قريب من الكوكب (آيو هو الأقرب ولكن هناك أربعة أقمار أخرى أصغر).

في النهاية ، وقع علماء الفلك لصالح اقتراح ماريوس ، الذي ربما اكتشف الأقمار الصناعية بشكل مستقل عن جاليليو.

كان اكتشاف أقمار الجليل التي تدور حول المشتري علامة فارقة في العلم. عززت نظرية مركزية الشمس لكوبرنيكوس وجعلت البشرية تدرك أن الأرض لم تكن مركز الكون.

ومع ذلك ، بقيت أقمار الجليل لفترة طويلة كنقاط صغيرة من الضوء ، تُرى بالتلسكوب الذي يدور حول كوكب المشتري.

كان ذلك إلى أن جلبت المهمات غير المأهولة بايونير ، وفوييجر ، وجاليليو ، ونيو هورايزونز سيلًا من المعلومات حول يوروبا والأقمار الصناعية المتبقية للكواكب العملاقة.

الخصائص العامة

إمكانية السكن

يوروبا ، أصغر قليلاً من القمر ، يحتوي على محيط من الماء تحت السطح ومحمي من الرياح الشمسية بواسطة المجال المغناطيسي لجوفيان ، مما يمنحه احتمالات معينة للعيش.

الشكل 2. الحجم المقارن ليوروبا ، أسفل اليسار ، مع الأرض والقمر. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. أبولو 17 صورة للأرض بأكملها: NASA صورة تلسكوبية للقمر: غريغوري هـ. ريفيرا صورة أوروبا: ناسا / مختبر الدفع النفاث / المجال العام

أضف إلى ذلك حقيقة أن أوروبا ربما تكون تكتونية. وبصرف النظر عن الأرض ، لم يُعرف حتى الآن أي جسم سماوي آخر له جيولوجيا معقدة.

الغلاف الجوي

كما أن لها غلافًا جويًا ضعيفًا ولكن به أكسجين ، وكثافته ، وإن لم تكن مرتفعة مثل الأرض ، تشير إلى وجود كمية جيدة من الصخور في تكوينه.

سطح - المظهر الخارجي

السطح المتجمد أملس للغاية ، بالكاد تتقاطع معه الخطوط الموضحة في الشكل 1.

من المحتمل أن تعكس هذه الخطوط الضغوط في القشرة الجليدية التي يبلغ سمكها 100-150 كيلومتر والتي تغطي أوروبا ، وتكشف الصخور الأساسية التي يوجد تحتها ماء سائل.

توجد حرارة كافية في المناطق الداخلية من أوروبا للحفاظ على هذا المحيط ، بسبب ارتفاع درجة حرارة المد والجزر.

من الشائع التفكير في المد والجزر على أنها ظاهرة نموذجية لكتل ​​المحيطات ، لكن جاذبية الجاذبية لا تحل محل الماء فحسب ، بل الصخور أيضًا. وتحدث هذه العمليات احتكاكًا يبدد طاقة الحركة المدارية إلى حرارة.

لا مجال مغناطيسي

من خلال قياسات المجال المغناطيسي التي أجرتها البعثات غير المأهولة ، من المعروف أن أوروبا تفتقر إلى المجال المغناطيسي الخاص بها. لكنهم اكتشفوا أيضًا وجود قلب حديدي وطبقة مياه غنية بالمحتوى المعدني تحت القشرة.

تشير هذه القياسات إلى أن بوصلة المسافر الذي يصل إلى أوروبا ستشهد تأرجحًا شديدًا ، خاصةً عندما يكون الاقتراب من المشتري أقصى ما يمكن. وهو أن المجال المغناطيسي لجوفيان الشديد يتفاعل مع المادة الموصلة لباطن التربة ، مسبباً هذه التقلبات.

البياض في أوروبا

من المعروف أن سطح أوروبا متجمد وغير مستوٍ قليلاً ، ليس فقط بسبب المعلومات التي تم الحصول عليها من خلال الصور ، ولكن أيضًا بسبب القياسات التي أجريت على البياض.

البياض لأي جسم - فلكي أو ذو طبيعة أخرى - هو جزء الضوء الذي يعكسه. هذا هو السبب في أن قيمته تتراوح من 0 إلى 1.

إذا كانت قيمة البياض 0 ، فهذا يعني أن الجسم يمتص كل الضوء دون أن يعكس أي شيء ، على العكس من ذلك ، إذا كان 1 فإنه يعكسه تمامًا.

المرايا عبارة عن كائنات ذات بياض كبير وتبلغ تلك الخاصة بـ Europa 0.69. وهذا يعني أنه يعكس ما يقرب من 69٪ من الضوء الذي يصل إلى سطحه ، في إشارة إلى أن الجليد الذي يغطيه نظيف وحديث.

لذلك ، فإن سطح أوروبا صغير نسبيًا ، ويقدر عمره بحوالي 10 ملايين سنة. تميل الأسطح ذات الجليد القديم إلى أن تكون مظلمة جدًا وأقل بياضًا.

هناك حقيقة أخرى لصالحها وهي أن سطح يوروبا بالكاد يحتوي على أي حفر أثرية ، مما يشير إلى نشاط جيولوجي كافٍ لمحو أدلة التأثيرات.

تظهر إحدى هذه الفوهات القليلة في الجزء السفلي من الشكل 1. إنها بقعة ضوئية على شكل شامة ذات مركز مظلم ، تسمى Pwyll Crater ، تكريما للإله السلتي للعالم السفلي.

ملخص الخصائص الفيزيائية الرئيسية لأوروبا

حركة الترجمة

يتحرك يوروبا حول كوكب المشتري في فترة تزيد قليلاً عن 3 أيام ونصف ، متتبعًا مدارًا دائريًا إلى حد ما.

من سمات الحركة متعدية القمر يوروبا أنها تدور بشكل متزامن مع كوكب المشتري. لذلك فهو يظهر دائمًا نفس الوجه للكوكب ، تمامًا كما يظهر القمر على الأرض. تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم اقتران المد والجزر.

الشكل 3. يظهر أوروبا دائمًا نفس الوجه للمشتري بفضل الدوران المتزامن. المصدر: وكالة ناسا.

يتميز اقتران المد والجزر بحقيقة أنه يأخذ الجسم في نفس الوقت للدوران حول أضخم جسم - المشتري في هذه الحالة - لأنه يقوم بدورة كاملة واحدة على محوره.

التفسير هو أن الأجرام السماوية ليست كتل نقطية ، لكنها أشياء ذات أبعاد ملموسة. لهذا السبب ، فإن قوة الجاذبية التي يمارسها كوكب المشتري على أقماره ليست متجانسة ، فهي أكثر كثافة في أقرب جانب وأقل شدة في الجانب البعيد.

يؤدي هذا إلى حدوث تشوه دوري في أوروبا ، والذي يتأثر أيضًا بقوة الجاذبية التي تمارسها بانتظام أقمار غاليليو القريبة الأخرى: جانيميد وآيو.

والنتيجة هي تضخيم قوى الجاذبية في ظاهرة تُعرف بالرنين المداري ، حيث تسحب الأقمار الأخرى جاذبية أوروبا على فترات زمنية محددة.

صدى لابلاس

وبالطبع أوروبا تفعل الشيء نفسه مع الأقمار الأخرى ، مما يخلق نوعًا من الانسجام بينها جميعًا.

يُطلق على تأثيرات الجاذبية المتبادلة لأقمار الجليل اسم رنين لابلاس ، نسبة إلى مكتشفها ، عالم الرياضيات والفلك الفرنسي بيير سيمون دي لابلاس في عام 1805.

هناك عدة أنواع من الرنين في الفيزياء. هذا صدى نادر تكون فيه فترات ثورة الأقمار الثلاثة بنسبة 1: 2: 4. يتم نقل أي قوة تمارس على أي من أعضاء هذا النظام إلى الآخرين ، عبر تفاعل الجاذبية.

الشكل 4. رسم متحرك للرنين المداري بين الأقمار الصناعية الجليل. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. المستخدم: ماتما ريكس / المجال العام.

لذلك ، فإن قوى المد والجزر التي تجعل كل أوروبا تتعرض للعروات والضغط التي تنشأ عن التدفئة الموصوفة أعلاه. كما أنه يتسبب في وجود محيط من الماء السائل في أوروبا.

حركة دورانية

يوروبا لديه حركة دورانية حول محوره ، والتي ، كما قلنا ، لها نفس مدة الفترة المدارية ، وذلك بفضل اقتران المد والجزر مع كوكب المشتري.

تكوين

نفس العناصر موجودة في أوروبا كما على الأرض. يوجد في الغلاف الجوي الأكسجين والحديد والسيليكات في اللب ، بينما يحتل الماء ، المادة الأكثر لفتًا للانتباه ، الطبقة الموجودة أسفل القشرة.

المياه الموجودة تحت أوروبا غنية بالأملاح المعدنية ، مثل كلوريد الصوديوم أو الملح الشائع. قد يفسر وجود كبريتات المغنيسيوم وحمض الكبريتيك جزئيًا الخطوط الحمراء التي تعبر سطح القمر الصناعي.

يُعتقد أيضًا أنه يوجد في أوروبا ثولين ، وهي مركبات عضوية تتشكل بفضل الأشعة فوق البنفسجية.

تنتشر الثولين في العوالم الجليدية مثل أوروبا وقمر زحل تيتان. الكربون والنيتروجين والماء مطلوبة لتكوينها.

الهيكل الداخلي

يشبه الهيكل الداخلي لأوروبا هيكل الأرض ، حيث يحتوي على لب ، وغطاء ، وقشرة. كثافته ، إلى جانب كثافة Io ، أعلى مما كانت عليه في حالة القمرين الجاليليين الآخرين ، مما يشير إلى محتوى سيليكات أعلى.

الشكل 5. الهيكل الداخلي لأقمار الجليل الأربعة ، وفقًا للنماذج النظرية. المصدر: Kutner، M. Astronomy: منظور مادي.

جوهر أوروبا ليس مصنوعًا من المعدن المنصهر (على عكس Io) ، مما يشير إلى أن الماء الموجود تحت القشرة يحتوي على نسبة عالية من المعادن ، لأن مغناطيسية أوروبا تأتي من التفاعل بين موصل جيد مثل الماء مع الأملاح والمجال المغناطيسي الشديد لكوكب المشتري.

تكثر العناصر المشعة في الوشاح الصخري ، والتي عند تحللها تنبعث طاقة وتشكل مصدرًا آخر للحرارة الداخلية لأوروبا ، بصرف النظر عن تسخين المد والجزر.

الطبقة الخارجية من الماء ، المجمدة جزئيًا والسائلة جزئيًا ، تقدر بسمك 100 كيلومتر في بعض المناطق ، على الرغم من أن البعض الآخر يدعي أنها لا تزيد عن 200 متر.

على أي حال ، يتفق الخبراء على أن كمية المياه السائلة في أوروبا يمكن أن تكون ضعف الكمية الموجودة على الأرض.

يُعتقد أيضًا أن هناك بحيرات في شقوق القشرة الجليدية ، كما هو مقترح في الشكل 6 ، والتي يمكن أن تؤوي أيضًا الحياة.

يتلقى السطح الجليدي التفاعل المستمر مع الجسيمات المشحونة المرسلة من أحزمة إشعاع جوفيان. تعمل المغناطيسية القوية لكوكب المشتري على تسريع الشحنات الكهربائية وتنشيطها. وهكذا تصل الجسيمات إلى الجليد السطحي وتفتيت جزيئات الماء.

يتم إطلاق طاقة كافية في هذه العملية ، بما يكفي لتشكيل سحب الغاز المتوهجة حول أوروبا التي لاحظها مسبار كاسيني وهو يتجه نحو زحل.

الشكل 6. الهيكل الداخلي لأوروبا وفقًا للنماذج التي تم إنشاؤها باستخدام المعلومات المتاحة. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

جيولوجيا

قدمت المهمات غير المأهولة ثروة من المعلومات حول يوروبا ، ليس فقط في العديد من الصور عالية الدقة التي أرسلوها للسطح ، ولكن أيضًا بسبب تأثيرات جاذبية يوروبا على المركبات الفضائية.

تكشف الصور عن سطح أصفر فاتح جدًا ، خالٍ من النقوش البارزة مثل الجبال الشاهقة أو الفوهات البارزة ، على عكس سواتل غاليليو الأخرى.

لكن الأمر الأكثر لفتًا للنظر هو شبكة الخطوط المتعرجة التي تتقاطع باستمرار والتي نراها بوضوح في الشكل 1.

يعتقد العلماء أن هذه الخطوط تنشأ من شقوق عميقة في الجليد. عند النظر إليها عن كثب ، فإن الخطوط لها حافة داكنة مع شريط مركزي أفتح يُعتقد أنه نتاج السخانات الكبيرة.

الشكل 7. السخانات في أوروبا ، التي رآها هابل. المصدر: وكالة ناسا.

تتكون هذه الأعمدة الشاهقة من البخار (أعمدة) التي يبلغ ارتفاعها عدة كيلومترات من ماء دافئ يرتفع من الداخل عبر الكسور ، كما ورد في الملاحظات من تلسكوب هابل الفضائي.

تكشف بعض التحليلات عن الآثار التي خلفتها المياه ذات المحتوى المعدني العالي وتبخرت لاحقًا.

من الممكن أن تكون هناك عمليات اندساس تحت قشرة أوروبا ، كما تحدث على الأرض ، حيث تتلاقى الصفائح التكتونية عند الحواف ، وتتحرك بالنسبة إلى بعضها البعض فيما يسمى بمناطق الاندساس.

ولكن على عكس الأرض ، تتكون الصفائح من الجليد الذي يتحرك فوق المحيط السائل ، بدلاً من الصهارة ، كما هو الحال على الأرض.

إمكانية السكن في أوروبا

كثير من الخبراء مقتنعون بأن محيطات أوروبا يمكن أن تحتوي على حياة جرثومية ، لأنها غنية بالأكسجين. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع أوروبا بجو ، على الرغم من رقته ، ولكن مع وجود الأكسجين ، وهو عنصر ضروري لاستمرار الحياة.

هناك خيار آخر لدعم الحياة وهو البحيرات المغلفة في القشرة الجليدية في أوروبا. في الوقت الحالي هذه افتراضات وهناك الكثير من الأدلة المفقودة لتأكيدها.

تستمر إضافة بعض الأدلة لتعزيز هذه الفرضية ، على سبيل المثال وجود معادن طينية في القشرة ، والتي ترتبط على الأرض بالمواد العضوية.

وهناك مادة أخرى مهمة ، وفقًا للنتائج الجديدة ، توجد على سطح أوروبا وهي كلوريد الصوديوم أو الملح الشائع. وجد العلماء أن ملح الطعام ، في ظل الظروف السائدة في أوروبا ، يكتسب اللون الأصفر الباهت الذي يظهر على سطح القمر الصناعي.

إذا جاء هذا الملح من محيطات أوروبا ، فهذا يعني أنه من المحتمل جدًا أنها تحمل تشابهًا مع المحيطات الأرضية ، ومعها إمكانية إيواء الحياة.

لا تعني هذه النتائج بالضرورة أن هناك حياة في أوروبا ، ولكن إذا تأكدت ، فإن القمر الصناعي لديه شروط كافية لتطويره.

هناك بالفعل مهمة ناسا تسمى Europa Clipper ، وهي قيد التطوير حاليًا ويمكن إطلاقها في السنوات القليلة المقبلة.

من بين أهدافها دراسة سطح يوروبا ، وجيولوجيا القمر الصناعي وتكوينه الكيميائي ، بالإضافة إلى تأكيد وجود المحيط تحت القشرة. سيتعين علينا الانتظار لفترة أطول قليلاً لمعرفة ذلك.

المراجع

1. بي بي سي. لماذا يعتبر القمر الجليدي للمشتري يوروبا هو أفضل مرشح للعثور على حياة خارج كوكب الأرض في النظام الشمسي؟ تم الاسترجاع من: bbc.com.
2. Eales، S. 2009. الكواكب وأنظمة الكواكب. وايلي بلاكويل.
3. Kutner، M. 2003. علم الفلك: منظور مادي. صحافة جامعة كامبرج.
4. باساتشوف ، ج. 2007. الكون: علم الفلك في الألفية الجديدة. الطبعة الثالثة. طومسون بروكس / كول.
5. البذور ، M. 2011 النظام الشمسي. الطبعة السابعة. سينجاج ليرنينج.
6. ويكيبيديا. أوروبا (القمر). تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org.
7. ويكيبيديا. يوروبا كليبر. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.