لطالما نظر البشر إلى السماء ليلاً، وكان لدينا فضول بشأن الحياة خارج الأرض. يعرف العلماء الآن أن هناك عدة أماكن في النظام الشمسي قد تكون بها ظروف مناسبة للحياة. أحد هذه الكواكب هو قمر المشتري أوروبا، وهو عالم رائع يحتوي على محيط مالح تحت سطحه من الماء السائل - ربما ضعف كمية الماء السائل الموجودة في جميع محيطات الأرض مجتمعة. ومع ذلك، لم يؤكد العلماء بعد ما إذا كان محيط أوروبا يحتوي على مواد كيميائية ضرورية للحياة، وخاصة الكربون، وهو لبنة البناء العالمية للحياة كما نعرفها.
الآن، اكتشف علماء الفلك باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي الكربون على سطح أوروبا، ومن المحتمل أن يكون الكربون قد نشأ من هذا المحيط. ويشير هذا الاكتشاف إلى إمكانية وجود بيئات صالحة للسكن في محيط أوروبا.
تذكرنا الكرة الزرقاء والبيضاء على خلفية سوداء بصورة "الرخام الأزرق" الشهيرة للأرض من الفضاء. حواف الكرة غير واضحة ومنتشرة، حيث يظهر جزء كبير من نصف الكرة الشمالي المواجه للراصد على شكل بقع من اللون الأزرق الداكن. تمتد رقعة بيضاء كبيرة على شكل هلال على طول الجانب الأيسر من نصف الكرة الجنوبي في مواجهة الراصد، وتغطي رقعة بيضاء كروية أكبر خطوط العرض الوسطى على الجانب الأيمن من نصف الكرة الجنوبي. المناطق الزرقاء الفاتحة تحد هذه البقع البيضاء في نصف الكرة الجنوبي.
يعد قمر المشتري يوروبا واحدًا من العوالم القليلة في النظام الشمسي التي يمكن أن تؤوي الحياة. وقد أظهرت الأبحاث السابقة أنه تحت قشرته المائية الجليدية يوجد محيط مائي سائل مالح وقاع بحر صخري. ومع ذلك، لم يؤكد علماء الكواكب بعد ما إذا كان هذا المحيط يحتوي على المواد الكيميائية اللازمة للحياة، وخاصة الكربون.
اكتشف علماء الفلك، باستخدام بيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا، ثاني أكسيد الكربون في منطقة معينة من سطح الجليد في أوروبا. وأظهر التحليل أن الكربون جاء على الأرجح من محيط تحت الأرض وليس من النيازك أو مصادر خارجية أخرى. علاوة على ذلك، فإن ترسيبها حديث جيولوجيًا. هذا الاكتشاف له آثار مهمة على إمكانية السكن في محيط أوروبا.
قال جيرونيمو فيلانويفا Geronimo Villanueva من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ميريلاند، وهو المؤلف الرئيسي لواحدة من ورقتين بحثيتين منفصلتين تصفان هذا الاكتشاف: "على الأرض، تحب الحياة التنوع الكيميائي، فكلما زاد التنوع كلما كان ذلك أفضل. نحن حياة قائمة على الكربون. إن فهم كيمياء محيط أوروبا سيساعدنا على تحديد ما إذا كان معاديًا للحياة كما نعرفها، أو ما إذا كان مكانًا جيدًا للحياة".
وأضافت سامانثا ترومبو من جامعة كورنيل في إيثاكا بنيويورك، والمؤلفة الرئيسية لورقة بحثية ثانية تحلل البيانات: "نعتقد الآن أن لدينا أدلة رصدية على أن الكربون الذي نراه على سطح يوروبا يأتي من المحيط. وهذا ليس بالأمر الهين. فالكربون عنصر أساسي للكائنات الحية".
تخطط ناسا لإطلاق المركبة الفضائية يوروبا كليبر. ستقوم المركبة الفضائية بإجراء العشرات من الرحلات الجوية القريبة من أوروبا لمواصلة دراسة ما إذا كان أوروبا لديه الظروف المناسبة لوجود الحياة.
الاتصال من سطح إلى المحيط
اكتشف ويبر أن المنطقة التي تحتوي على أعلى نسبة من ثاني أكسيد الكربون على سطح أوروبا هي منطقة تسمى "تارا ريجيو". لقد تعطل الجليد السطحي، ومن المحتمل أن يكون هناك تبادل للمواد بين المحيط تحت الأرض وسطح الجليد.
وأوضح ترومبو: "أظهرت الملاحظات السابقة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي دليلاً على استخراج الملح من المحيط في تارا ريجيو. والآن نرى تركيزات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون هناك أيضًا. ونعتقد أن هذا يعني أن الكربون ربما نشأ في النهاية من المحيط الداخلي".
وقالت فيلانويفا: "يناقش العلماء مدى ارتباط محيط أوروبا بسطحه. أعتقد أن هذا السؤال كان دافعًا كبيرًا لاستكشاف أوروبا". "وهذا يشير إلى أنه حتى قبل أن نحفر الجليد للحصول على الصورة الكاملة، ربما نتعلم شيئًا أساسيًا حول تكوين المحيط".
قام الفريقان بتحديد ثاني أكسيد الكربون باستخدام بيانات من الوحدة الميدانية المتكاملة Webb Near Infrared Spectrograph (NIRSpec). يمكن أن يوفر وضع الأداة هذا أطيافًا بدقة 200 × 200 ميل (320 × 320 كيلومترًا) عبر سطح أوروبا الذي يبلغ قطره 1944 ميلًا، مما يسمح لعلماء الفلك بتحديد موقع مواد كيميائية محددة.
ثاني أكسيد الكربون غير مستقر على سطح أوروبا. ولذلك، يقول العلماء، من المحتمل أن يكون ثاني أكسيد الكربون قد تم توفيره في العصر الجيولوجي الحديث - وهو استنتاج يعززه تركيز ثاني أكسيد الكربون في منطقة ذات تضاريس حديثة.
وقالت هايدي هاميل من رابطة الجامعات لأبحاث علم الفلك: "لم تستغرق هذه الملاحظات سوى بضع دقائق من وقت المرصد، وحتى في هذا الوقت القصير، تمكنا من إكمال عمل علمي مهم للغاية. ويقدم هذا العمل القرائن الأولى لجميع علوم النظام الشمسي المذهلة التي يمكننا القيام بها باستخدام تلسكوب ويب". وهي عالمة متعددة التخصصات في ويب، وتقود أول عمليات رصد زمنية مضمونة لدورة ويب للنظام الشمسي.
بحث فريق فيلانويفا أيضًا عن أدلة على تصاعد أعمدة بخار الماء من سطح يوروبا. أبلغ الباحثون الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا عن اكتشافات أولية للأعمدة في الأعوام 2013 و2016 و2017 و2018. ومع ذلك، كان العثور على أدلة قاطعة أمرًا صعبًا.
لم تظهر بيانات ويب الجديدة أي دليل على نشاط العمود، مما سمح لفريق فيلانويفا بوضع حد أعلى محكم للمعدل الذي يمكن أن يتم به قذف المواد. ومع ذلك، أكد الفريق أن عدم الكشف لا يستبعد احتمال وجود عمود.
وقال هامل: "من الممكن دائمًا أن تكون هذه الأعمدة متغيرة وأنك تراها فقط في أوقات معينة. يمكننا أن نقول بيقين بنسبة 100% أننا لم نكتشف أعمدة في يوروبا خلال ملاحظاتنا باستخدام تلسكوب ويب". يمكن أن تساعد النتائج في إعلام مهمة أوروبا كليبر التابعة لناسا ومستكشف كوكب المشتري الجليدي القمري (JUICE) القادم التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA).
سيتم نشر الورقتين في مجلة Science في 21 سبتمبر.
يعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي أهم مرصد لعلوم الفضاء في العالم. ويكشف ويب أسرار النظام الشمسي، وينظر إلى عوالم بعيدة حول نجوم أخرى، ويستكشف البنية الغامضة وأصول الكون ومكاننا فيه. تلسكوب ويب هو برنامج دولي تقوده وكالة ناسا مع شركاء بما في ذلك وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ووكالة الفضاء الكندية.