Нов поглед върху това как химикалите на луната на Юпитер Европа може да реагират заедно, може да даде нова представа за това как химическите реакции могат да се случват в ледената кора на луната, въпреки студените температури. Изследователите са открили, че водата и серен диоксид реагират много бързо, дори при температури стотици градуси под нулата. Тъй като реакцията протича без помощта на радиация, тя може да се осъществи в дебелото покритие от лед на Европа. Ако това се случи, това ще промени сегашното мислене за химията и геологията на тази луна и може би други.
Европа има температури около 86 до 130 Келвина (от минус 300 до минус 225 градуса по Фаренхайт) и в тези изключително студени условия повечето химични реакции изискват вливане на енергия от радиация или светлина. На Европа енергията идва от частици от радиационните пояси на Юпитер. Тъй като повечето от тези частици проникват само на части от инч в повърхността, моделите на химията на Европа обикновено спират дотук.
„Когато хората говорят за химия в Европа, те обикновено говорят за реакции, предизвикани от радиация“, казва ученият от Годард Реджи Хъдсън. „След като влезете под повърхността на Европа, е студено и твърдо и обикновено не очаквате нещата да се случват много бързо при тези условия“, каза Реджи Хъдсън от Астрохимичната лаборатория на НАСА Годард.
„Но с химията, която описваме“, каза Марк Льофлер, който е първият автор на статията, публикувана в Geophysical Research Letters, „можете да имате лед с дебелина 10 или 100 метра [приблизително 33 или 330 фута] и ако има сяра смесен диоксид, ще имате реакция.
Спектроскопията показва, че в леда на Европа има сяра и астрономите смятат, че тя произхожда от вулканите на спътника на Юпитер Йо, след това се йонизира и се транспортира до Европа, където се вгражда в леда. Но първоначално астрономите смятаха, че между водния лед и сярата не може да възникне голяма реакция.
Льофлер и Хъдсън разпръскват водна пара и газ серен диоксид върху огледала с четвърт размер в камера с висок вакуум. Тъй като огледалата се поддържаха при около 50 до 100 Келвина (около минус 370 до минус 280 градуса по Фаренхайт), газовете веднага кондензираха като лед. Докато реакцията протичала, изследователите използвали инфрачервена спектроскопия, за да наблюдават намаляването на концентрациите на вода и серен диоксид и увеличаването на концентрациите на генерираните положителни и отрицателни йони.
Дори при изключително ниските температури, молекулите реагираха бързо в ледените си форми. „При 130 Келвина [около минус 225 градуса по Фаренхайт], което представлява топлия край на очакваните температури в Европа, тази реакция е по същество мигновена“, каза Льофлер. „При 100 Келвина можете да наситите реакцията след половин ден до един ден. Ако това не звучи бързо, не забравяйте, че в геоложки времеви мащаби - милиарди години - ден е по-бърз от мигването на окото.'
За да тестват реакцията, изследователите добавиха замразен въглероден диоксид, известен също като сух лед, който обикновено се намира върху ледени тела, включително Европа. „Ако замразеният въглероден диоксид беше блокирал реакцията, нямаше да сме толкова заинтересовани“, каза Хъдсън, „защото тогава реакцията вероятно няма да е от значение за химията на Европа. Би било лабораторно любопитство.' Но реакцията продължи, което означава, че може да бъде значима за Европа, както и за Ганимед и Калисто, още две от луните на Юпитер, и други места, където присъстват както вода, така и серен диоксид.
Реакцията превръща една четвърт до почти една трета от серен диоксид в различни продукти. „Това е неочаквано висок добив за тази химическа реакция“, каза Льофлер. „Бихме били доволни от пет процента.
Нещо повече, произведените положителни и отрицателни йони ще реагират с други молекули. Това може да доведе до някаква интригуваща химия, особено защото бисулфитът, вид серен йон, и някои други продукти на тази реакция са достатъчно огнеупорни, за да издържат доста дълго време.
Това ново откритие със сигурност ще предизвика нови дистанционни наблюдения на Европа, за да се види дали могат да бъдат намерени доказателства за някакви продукти, базирани на реакции.
Източник: JPL
