ยูโรปา (ดาวเทียม): ลักษณะองค์ประกอบวงโคจรการเคลื่อนไหว - ARTE - 2026

ยูโรปาเป็นดาวเทียมธรรมชาติหรือดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีซึ่งค้นพบในปี 1610 โดยกาลิเลโอกาลิเลอีนักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี (ค.ศ. 1564-1642) มันเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่าดวงจันทร์กาลิลีพร้อมกับแกนีมีดไอโอและคัลลิสโต ชื่อของมันมาจากตัวละครในเทพนิยายกรีกยูโรปาเป็นมารดาของกษัตริย์ไมนอสแห่งเกาะครีตซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ที่ชื่นชอบราชาแห่งเทพเจ้ามากมาย

ไซมอนมาริอุสนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันผู้ร่วมสมัยของกาลิเลโอเสนอชื่อในผลงานของเขาซึ่งให้เครดิตการค้นพบดาวเทียม Jovian ก่อนที่กาลิเลโอจะประกาศ

รูปที่ 1. ภาพสีธรรมชาติของยูโรปาที่ถ่ายโดยภารกิจของกาลิเลโอเส้นน่าจะเป็นรอยแตกในเปลือกโลกที่มีหินโล่ง ที่มา: Wikimedia Commons NASA / JPL / DLR / โดเมนสาธารณะ

อีกชื่อหนึ่งที่ใช้สำหรับดาวเทียมดวงนี้และปัจจุบันถูกยกเลิกการใช้งานคือแบบที่กาลิเลโอเสนอโดยใช้ตัวเลขโรมัน ดังนั้นยูโรปาจึงเป็นดาวพฤหัสบดีที่ 2 เช่นกันเนื่องจากเป็นดวงจันทร์ของกาลิลีที่สองที่อยู่ใกล้กับโลก (ไอโออยู่ใกล้ที่สุด แต่มีดวงจันทร์ขนาดเล็กอีกสี่ดวง)

ในที่สุดนักดาราศาสตร์ก็ยอมรับข้อเสนอแนะของมาริอุสซึ่งอาจค้นพบดาวเทียมที่เป็นอิสระจากกาลิเลโอ

การค้นพบดวงจันทร์ของกาลิลีที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดีถือเป็นก้าวสำคัญของวิทยาศาสตร์ มันทำให้ทฤษฎีเฮลิโอเซนตริกของโคเปอร์นิคัสเข้มแข็งขึ้นและทำให้มนุษยชาติตระหนักว่าโลกไม่ใช่ศูนย์กลางของจักรวาล

อย่างไรก็ตามดวงจันทร์ของกาลิลียังคงอยู่เป็นจุดเล็ก ๆ เป็นเวลานานซึ่งมองเห็นได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี

นั่นคือจนกระทั่งภารกิจไร้คนขับไพโอเนียร์ยานโวเอเจอร์กาลิเลโอและนิวฮอไรซันส์นำข้อมูลเกี่ยวกับยูโรปาและดาวเทียมที่เหลืออยู่ของดาวเคราะห์ยักษ์ออกมามากมาย

ลักษณะทั่วไป

ความเป็นอยู่ที่เป็นไปได้

ยูโรปามีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์เล็กน้อยมีมหาสมุทรใต้พื้นผิวและได้รับการปกป้องจากลมสุริยะโดยสนามแม่เหล็กของ Jovian ซึ่งทำให้มีโอกาสที่จะอยู่อาศัยได้

รูปที่ 2. ขนาดเปรียบเทียบของยูโรปาด้านล่างซ้ายกับโลกและดวงจันทร์ ที่มา: Wikimedia Commons อพอลโล 17 รูปภาพของโลกทั้งใบ: NASA ภาพถ่ายด้วยกล้องส่องทางไกลของพระจันทร์เต็มดวง: Gregory H. Revera ภาพ Europa: NASA / JPL / สาธารณสมบัติ

นอกจากนี้ข้อเท็จจริงที่ว่ายุโรปอาจเป็นเปลือกโลก และนอกเหนือจากโลกจนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครรู้จักวัตถุท้องฟ้าอื่นที่มีธรณีวิทยาซับซ้อน

บรรยากาศ

นอกจากนี้ยังมีชั้นบรรยากาศมีความเปราะบาง แต่มีออกซิเจนและความหนาแน่นแม้ว่าจะไม่สูงเท่าพื้นโลก แต่ก็แสดงให้เห็นว่ามีหินจำนวนมากในองค์ประกอบของมัน

พื้นผิว

พื้นผิวที่เยือกแข็งเรียบมากแทบจะไม่ข้ามเส้นที่แสดงในรูปที่ 1

เส้นเหล่านี้อาจสะท้อนถึงความเครียดในเปลือกน้ำแข็งหนา 100-150 กม. ที่ปกคลุมยูโรปาเผยให้เห็นหินที่อยู่ใต้พื้นซึ่งมีน้ำเหลวอยู่

ภายในยูโรปามีความร้อนเพียงพอที่จะรักษามหาสมุทรนี้ได้เนื่องจากน้ำขึ้นน้ำลง

เป็นเรื่องปกติที่จะคิดว่ากระแสน้ำเป็นปรากฏการณ์ตามแบบฉบับของมวลมหาสมุทรอย่างไรก็ตามแรงดึงดูดไม่เพียง แต่แทนที่น้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหินด้วย และกระบวนการเหล่านี้ทำให้เกิดแรงเสียดทานที่กระจายพลังงานของการเคลื่อนที่ของวงโคจรไปเป็นความร้อน

ไม่มีสนามแม่เหล็ก

จากการวัดสนามแม่เหล็กที่ทำโดยภารกิจไร้คนขับเป็นที่ทราบกันดีว่ายูโรปาไม่มีสนามแม่เหล็กของตัวเอง แต่พวกเขายังตรวจพบการมีอยู่ของแกนเหล็กและชั้นของน้ำที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุใต้เปลือกโลก

การวัดเหล่านี้บ่งชี้ว่าเข็มทิศของนักเดินทางที่เดินทางมาถึงยุโรปจะพบกับการแกว่งตัวอย่างรุนแรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีสูงสุด และเป็นที่สนามแม่เหล็กของ Jovian ที่เข้มข้นมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของดินใต้ผิวดินทำให้เกิดความผันผวนเหล่านี้

อัลเบโดแห่งยุโรป

เป็นที่ทราบกันดีว่ายูโรปามีพื้นผิวที่เป็นน้ำแข็งและไม่เรียบเล็กน้อยไม่เพียงเพราะข้อมูลที่ได้รับจากภาพเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะการวัดที่ทำกับอัลเบโดด้วย

อัลเบโดของวัตถุใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นทางดาราศาสตร์หรือจากธรรมชาติอื่น - คือเศษเสี้ยวของแสงที่มันสะท้อน นั่นคือเหตุผลที่ค่าของมันอยู่ในช่วง 0 ถึง 1

ถ้าอัลเบโดเป็น 0 หมายความว่าวัตถุนั้นดูดซับแสงทั้งหมดโดยไม่สะท้อนอะไรเลยในทางกลับกันถ้าเป็น 1 มันจะสะท้อนแสงทั้งหมด

กระจกเป็นวัตถุที่มีอัลเบโดขนาดใหญ่และของยูโรปาเท่ากับ 0.69 ซึ่งหมายความว่ามันสะท้อนแสงประมาณ 69% ที่มาถึงพื้นผิวซึ่งบ่งชี้ว่าน้ำแข็งที่ปกคลุมนั้นสะอาดและล่าสุด

ดังนั้นพื้นผิวของยูโรปาจึงค่อนข้างอ่อนเยาว์โดยประมาณว่ามีอายุประมาณ 10 ล้านปี พื้นผิวที่มีน้ำแข็งเก่ามักจะค่อนข้างมืดและมีอัลเบโดน้อย

ข้อเท็จจริงอีกประการหนึ่งที่เป็นประโยชน์คือพื้นผิวของยูโรปาแทบจะไม่มีหลุมอุกกาบาตส่งผลกระทบใด ๆ บ่งบอกถึงกิจกรรมทางธรณีวิทยาที่เพียงพอที่จะลบหลักฐานผลกระทบ

หนึ่งในหลุมอุกกาบาตไม่กี่แห่งเหล่านี้ปรากฏที่ด้านล่างของรูปที่ 1 เป็นจุดที่มีแสงเป็นรูปไฝที่มีจุดศูนย์กลางมืดเรียกว่า Pwyll Crater เพื่อเป็นเกียรติแก่เทพเซลติกแห่งยมโลก

สรุปลักษณะทางกายภาพหลักของยุโรป

การเคลื่อนไหวของการแปล

ยูโรปาเคลื่อนที่รอบดาวพฤหัสบดีด้วยระยะเวลาเพียง 3 วันครึ่งตามวงโคจรที่ค่อนข้างเป็นวงกลม

ความไม่ชอบมาพากลในการเคลื่อนที่เชิงแปลของยูโรปาคือการหมุนแบบซิงโครนัสกับดาวพฤหัสบดี ดังนั้นจึงมักจะแสดงใบหน้าเดียวกันกับดาวเคราะห์เช่นเดียวกับที่ดวงจันทร์ทำกับโลก ปรากฏการณ์นี้เรียกอีกอย่างว่า tidal coupling

รูปที่ 3 ยูโรปาแสดงใบหน้าเดียวกันกับดาวพฤหัสบดีเสมอเนื่องจากการหมุนแบบซิงโครนัส ที่มา: NASA

การมีเพศสัมพันธ์ของน้ำขึ้นน้ำลงมีลักษณะเฉพาะคือการที่วัตถุต้องใช้เวลาเดียวกันในการโคจรรอบร่างกายที่ใหญ่ที่สุดนั่นคือดาวพฤหัสบดีในกรณีนี้เนื่องจากเป็นการปฏิวัติที่สมบูรณ์หนึ่งครั้งบนแกนของมันเอง

คำอธิบายก็คือวัตถุท้องฟ้าไม่ใช่มวลพอยต์ แต่เป็นวัตถุที่มีมิติที่สามารถมองเห็นได้ ด้วยเหตุนี้แรงโน้มถ่วงที่ดาวพฤหัสบดีกระทำต่อดาวเทียมของมันจึงไม่เป็นเนื้อเดียวกันมีความรุนแรงมากกว่าในด้านที่ใกล้ที่สุดและมีความรุนแรงน้อยกว่าในด้านไกล

สิ่งนี้ทำให้เกิดความผิดเพี้ยนเป็นระยะในยูโรปาซึ่งได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำอย่างสม่ำเสมอโดยดวงจันทร์กาลิลีอื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียง ได้แก่ แกนีมีดและไอโอ

ผลที่ได้คือการขยายของแรงโน้มถ่วงในปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการสั่นพ้องของวงโคจรในขณะที่ดวงจันทร์ดวงอื่นดึงแรงโน้มถ่วงบนยูโรปาในช่วงเวลาที่แม่นยำ

Laplace resonance

และแน่นอนว่ายุโรปก็ทำเช่นเดียวกันกับดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ สร้างความกลมกลืนระหว่างดวงจันทร์ทั้งหมด

ผลของความโน้มถ่วงร่วมกันของดวงจันทร์กาลิลีเรียกว่าการสั่นพ้องลาปลาซหลังจากผู้ค้นพบปิแอร์ไซมอนเดอลาปลาซนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสในปี 1805

การสั่นพ้องในฟิสิกส์มีหลายประเภท นี่เป็นเสียงสะท้อนที่หาได้ยากซึ่งในช่วงเวลาของการปฏิวัติของดวงจันทร์ทั้งสามอยู่ในอัตราส่วน 1: 2: 4 แรงใด ๆ ที่กระทำต่อสมาชิกใด ๆ ของระบบนี้จะถูกส่งไปยังผู้อื่นผ่านปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง

รูปที่ 4. ภาพเคลื่อนไหวของการสั่นพ้องของวงโคจรระหว่างดาวเทียมกาลิเลียน ที่มา: Wikimedia Commons ผู้ใช้: Matma Rex / โดเมนสาธารณะ

ดังนั้นกระแสน้ำจึงทำให้ยุโรปทั้งหมดตกอยู่ภายใต้แรงดึงและแรงกดที่ก่อให้เกิดความร้อนตามที่อธิบายไว้ข้างต้น และยังทำให้ยูโรปามีมหาสมุทรที่มีน้ำเป็นของเหลวอยู่ภายใน

การเคลื่อนที่แบบหมุน

ยูโรปามีการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกนของตัวเองซึ่งดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่ามีระยะเวลาเท่ากันกับคาบการโคจรเนื่องจากการมีเพศสัมพันธ์ของน้ำขึ้นน้ำลงกับดาวพฤหัสบดี

ส่วนประกอบ

องค์ประกอบเดียวกันนี้มีอยู่ในยุโรปและบนโลก ในบรรยากาศมีออกซิเจนเหล็กและซิลิเกตอยู่ในแกนกลางในขณะที่น้ำซึ่งเป็นสารที่โดดเด่นที่สุดอยู่ที่ชั้นใต้เปลือกโลก

น้ำใต้ยูโรปาอุดมไปด้วยเกลือแร่เช่นโซเดียมคลอไรด์หรือเกลือทั่วไป การปรากฏตัวของแมกนีเซียมซัลเฟตและกรดซัลฟิวริกบางส่วนอาจอธิบายเส้นสีแดงที่พาดผ่านพื้นผิวของดาวเทียม

เป็นที่เชื่อกันว่าในยุโรปมีโทลินซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่เกิดขึ้นจากรังสีอัลตราไวโอเลต

โทลินเป็นที่แพร่หลายในโลกน้ำแข็งเช่นยูโรปาและดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ คาร์บอนไนโตรเจนและน้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัว

โครงสร้างภายใน

โครงสร้างภายในของยูโรปานั้นคล้ายคลึงกับโลกเนื่องจากมีแกนกลางเสื้อคลุมและเปลือกโลก ความหนาแน่นของมันพร้อมกับไอโอนั้นสูงกว่าในกรณีของดวงจันทร์อีกสองดวงของกาลิเลียนซึ่งบ่งบอกถึงปริมาณซิลิเกตที่สูงกว่า

รูปที่ 5. โครงสร้างภายในของดวงจันทร์กาลิลีทั้งสี่ตามแบบจำลองทางทฤษฎี ที่มา: Kutner, M. ดาราศาสตร์: มุมมองทางกายภาพ

แกนกลางของยูโรปาไม่ได้ทำจากโลหะหลอมเหลว (ตรงข้ามกับไอโอ) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าน้ำใต้เปลือกโลกมีแร่ธาตุสูงเนื่องจากแม่เหล็กของยูโรปามาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวนำที่ดีเช่นน้ำกับเกลือ และสนามแม่เหล็กที่รุนแรงของดาวพฤหัสบดี

องค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีมีอยู่มากมายในเสื้อคลุมหินซึ่งปล่อยพลังงานออกมาเมื่อสลายตัวและเป็นแหล่งความร้อนภายในอื่นสำหรับยูโรปานอกเหนือจากความร้อนจากน้ำขึ้นน้ำลง

ชั้นนอกสุดของน้ำซึ่งบางส่วนแข็งตัวและเป็นของเหลวบางส่วนคาดว่าจะมีความหนา 100 กม. ในบางพื้นที่แม้ว่าบางพื้นที่จะอ้างว่ามีความหนาเพียง 200 ม.

ไม่ว่าในกรณีใด ๆ ผู้เชี่ยวชาญยอมรับว่าปริมาณน้ำเหลวในยูโรปาอาจมากกว่าที่มีอยู่บนโลกถึงสองเท่า

ยังเชื่อกันว่ามีทะเลสาบในรอยแยกของเปลือกน้ำแข็งตามที่แนะนำในรูปที่ 6 ซึ่งอาจเป็นที่กักขังชีวิตได้เช่นกัน

พื้นผิวที่เป็นน้ำแข็งได้รับการโต้ตอบอย่างต่อเนื่องกับอนุภาคที่มีประจุซึ่งส่งมาจากสายพานการแผ่รังสีของ Jovian แม่เหล็กแรงสูงของดาวพฤหัสบดีเร่งประจุไฟฟ้าและให้พลังงานแก่พวกมัน ดังนั้นอนุภาคจึงไปถึงพื้นผิวน้ำแข็งและทำให้โมเลกุลของน้ำแตกตัว

พลังงานที่เพียงพอถูกปล่อยออกมาในกระบวนการนี้เพียงพอที่จะก่อตัวเป็นเมฆก๊าซเรืองแสงรอบ ๆ ยูโรปาที่ยานสำรวจแคสสินีสังเกตเห็นขณะที่มันมุ่งหน้าไปยังดาวเสาร์

รูปที่ 6. โครงสร้างภายในของยุโรปตามแบบจำลองที่สร้างขึ้นด้วยข้อมูลที่มีอยู่ ที่มา: Wikimedia Commons

ธรณีวิทยา

ภารกิจไร้คนขับได้ให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับยูโรปาไม่เพียง แต่ในภาพความละเอียดสูงจำนวนมากที่พวกมันส่งขึ้นจากผิวน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของยูโรปาบนเรือด้วย

ภาพดังกล่าวเผยให้เห็นพื้นผิวสีเหลืองอ่อนมากโดยไม่มีลักษณะภูมิประเทศที่สังเกตเห็นได้เช่นภูเขาสูงตระหง่านหรือหลุมอุกกาบาตที่โดดเด่นซึ่งแตกต่างจากดาวเทียมกาลิเลียนอื่น ๆ

แต่สิ่งที่โดดเด่นที่สุดคือเครือข่ายของเส้นหยักที่ตัดกันอย่างต่อเนื่องและเราเห็นได้ชัดเจนในรูปที่ 1

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเส้นเหล่านี้เกิดจากรอยแยกลึกในน้ำแข็ง เมื่อมองอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้นเส้นมีขอบสีเข้มพร้อมแถบตรงกลางที่เบากว่าซึ่งเชื่อว่าเป็นผลมาจากกีย์เซอร์ขนาดใหญ่

รูปที่ 7 กีย์เซอร์ของยูโรปาที่ฮับเบิลมองเห็น ที่มา: NASA

เสาไอน้ำ (ขนนก) ที่สูงตระหง่านเหล่านี้สูงหลายกิโลเมตรประกอบด้วยน้ำอุ่นที่พุ่งขึ้นมาจากภายในผ่านรอยแตกตามรายงานจากการสังเกตจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

การวิเคราะห์บางชิ้นเผยให้เห็นร่องรอยที่หลงเหลือจากน้ำซึ่งมีแร่ธาตุสูงและระเหยออกไปในเวลาต่อมา

เป็นไปได้ว่าภายใต้เปลือกโลกของยูโรปามีกระบวนการมุดตัวเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นบนโลกซึ่งแผ่นเปลือกโลกจะมาบรรจบกันที่ขอบซึ่งเคลื่อนที่โดยสัมพันธ์กันในบริเวณที่เรียกว่าการมุดตัว

แต่แตกต่างจากโลกคือแผ่นเปลือกโลกทำจากน้ำแข็งที่เคลื่อนที่ผ่านมหาสมุทรเหลวแทนที่จะเป็นหินหนืดเหมือนบนโลก

ความเป็นอยู่ที่เป็นไปได้ของยุโรป

ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่ามหาสมุทรของยุโรปสามารถมีชีวิตของจุลินทรีย์ได้เนื่องจากพวกมันอุดมไปด้วยออกซิเจน นอกจากนี้ยุโรปยังมีบรรยากาศที่แม้จะเบาบาง แต่ก็มีออกซิเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นในการดำรงชีวิต

อีกทางเลือกหนึ่งในการช่วยชีวิตคือทะเลสาบที่ห่อหุ้มด้วยเปลือกน้ำแข็งของยูโรปา ในขณะนี้พวกเขาเป็นเพียงข้อสันนิษฐานและไม่มีหลักฐานอีกมากมายที่จะยืนยันได้

ยังคงมีการเพิ่มหลักฐานบางอย่างเพื่อเสริมสร้างสมมติฐานนี้เช่นการปรากฏตัวของแร่ดินเหนียวในเปลือกโลกซึ่งบนโลกเกี่ยวข้องกับสารอินทรีย์

และสารสำคัญอีกชนิดที่ตามการค้นพบใหม่ที่พบบนพื้นผิวของยูโรปาคือโซเดียมคลอไรด์หรือเกลือทั่วไป นักวิทยาศาสตร์พบว่าเกลือแกงภายใต้สภาวะที่แพร่หลายในยุโรปได้รับสีเหลืองอ่อนซึ่งมองเห็นได้บนพื้นผิวของดาวเทียม

หากเกลือนี้มาจากมหาสมุทรของยุโรปนั่นหมายความว่าพวกมันอาจมีความคล้ายคลึงกับสิ่งมีชีวิตบนบกและด้วยความเป็นไปได้ที่จะเก็บงำชีวิตไว้

การค้นพบนี้ไม่จำเป็นต้องบ่งบอกว่ามีชีวิตในยุโรป แต่หากได้รับการยืนยันดาวเทียมก็มีเงื่อนไขเพียงพอสำหรับการพัฒนา

มีภารกิจของ NASA ที่เรียกว่า Europa Clipper ซึ่งกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาและจะเปิดตัวในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

วัตถุประสงค์ของมันคือการศึกษาพื้นผิวของยูโรปาธรณีวิทยาของดาวเทียมและองค์ประกอบทางเคมีตลอดจนการยืนยันการมีอยู่ของมหาสมุทรใต้เปลือกโลก เราจะต้องรออีกสักหน่อยกว่าจะพบ

อ้างอิง

1. บีบีซี เหตุใดดวงจันทร์ที่เป็นน้ำแข็งของดาวพฤหัสบดีจึงเป็นผู้สมัครที่ดีที่สุดในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกในระบบสุริยะ สืบค้นจาก: bbc.com.
2. Eales, S. 2009. ดาวเคราะห์และระบบดาวเคราะห์. Wiley-Blackwell
3. Kutner, M. 2003. ดาราศาสตร์: มุมมองทางกายภาพ. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
4. Pasachoff, J. 2007. จักรวาล: ดาราศาสตร์ในสหัสวรรษใหม่ ฉบับที่สาม ทอมสัน - บรูคส์ / โคล.
5. เมล็ดพันธุ์ M. 2011 ระบบสุริยะ. ฉบับที่เจ็ด การเรียนรู้ Cengage
6. วิกิพีเดีย ยุโรป (ดวงจันทร์) สืบค้นจาก: en.wikipedia.org.
7. วิกิพีเดีย Europa Clipper. สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.