O nouă privire asupra modului în care substanțele chimice de pe luna Europa a lui Jupiter pot reacționa împreună ar putea oferi o perspectivă nouă asupra modului în care reacțiile chimice ar putea avea loc în crusta glaciară a Lunii, în ciuda temperaturilor frigide. Deoarece reacția are loc fără ajutorul radiațiilor, aceasta ar putea avea loc pe întreaga acoperire de gheață a Europei. Dacă acest lucru se va întâmpla, aceasta ar reînnoi gândirea actuală despre chimia și geologia acestei luni și poate a altora.
Europa are temperaturi în jur de 86 - 130 Kelvin (minus 300 până la 225 grade Fahrenheit), iar în acele condiții extrem de reci, majoritatea reacțiilor chimice necesită o infuzie de energie provenită din radiații sau lumină. Pe Europa, energia provine din particule din centurile de radiație ale lui Jupiter. Deoarece majoritatea acestor particule pătrund doar la fracții de un centimetru în suprafață, modelele de chimie ale Europei se opresc de obicei acolo.
„Când oamenii vorbesc despre chimie pe Europa, ei vorbesc de obicei despre reacții care sunt determinate de radiații”, spune omul de știință Goddard Reggie Hudson. „După ce ai ajuns sub suprafața Europei, este rece și solid și, în mod normal, nu te aștepți ca lucrurile să se întâmple foarte repede în aceste condiții”, a spus Reggie Hudson, de la Laboratorul de Astrochimie al NASA Goddard.
„Dar cu chimia pe care o descriem”, a declarat Mark Loeffler, care este primul autor pe hârtie publicat în „Geophysical Research Letters”, „ai putea avea gheață de 10 sau 100 de metri [aproximativ 33 sau 330 de metri] grosime, și dacă are sulf. dioxidul amestecat, vei avea o reacție.
Spectroscopia arată că există sulf în gheața Europei, iar astronomii cred că provine de la vulcanii lunii Io de Jupiter, apoi se ionizează și este transportat în Europa, unde este încorporat în gheață. Dar inițial, astronomii au crezut că nu se poate produce o mare reacție între gheața de apă și sulf.
Loeffler și Hudson au pulverizat vaporii de apă și gazul cu dioxid de sulf pe oglinzile de dimensiunea sfertului într-o cameră cu vid mare. Deoarece oglinzile au fost menținute la aproximativ 50 până la 100 de Kelvin (aproximativ minus 370 până la minus 280 de grade Fahrenheit), gazele s-au condensat imediat ca gheață. Pe măsură ce reacția a decurs, cercetătorii au utilizat spectroscopia în infraroșu pentru a urmări scăderea concentrațiilor de apă și a dioxidului de sulf și creșterea concentrațiilor de ioni pozitivi și negativi generați.
Chiar și cu temperaturile extrem de reci, moleculele au reacționat rapid în formele lor glaciare. „La 130 de Kelvin [aproximativ 225 de grade Fahrenheit], ceea ce reprezintă sfârșitul cald al temperaturilor scontate pe Europa, această reacție este în esență instantanee”, a spus Loeffler. „La 100 de Kelvin, puteți satura reacția după o jumătate de zi la o zi. Dacă acest lucru nu sună rapid, nu uitați că pe perioadele geologice - miliarde de ani-o zi este mai rapid decât clipirea unui ochi. ”
Pentru a testa reacția, cercetătorii au adăugat dioxid de carbon congelat, cunoscut și sub denumirea de gheață uscată, care se găsește în mod obișnuit pe corpurile cu gheață, inclusiv Europa. „Dacă dioxidul de carbon congelat ar fi blocat reacția, nu am fi aproape la fel de interesați”, a spus Hudson, „pentru că atunci reacția probabil nu ar fi relevantă pentru chimia Europei. Ar fi o curiozitate de laborator. ” Dar reacția a continuat, ceea ce înseamnă că ar putea fi semnificativ atât pentru Europa, cât și pentru Ganymede și Callisto, alte două luni ale lui Jupiter și alte locuri în care sunt prezente atât apa cât și dioxidul de sulf.
Reacția a transformat un sfert în aproape o treime din dioxidul de sulf în diferite produse. „Acesta este un randament neașteptat de mare pentru această reacție chimică”, a spus Loeffler. „Am fi fost fericiți cu cinci la sută”.
Mai mult, ionii pozitivi și negativi produși vor reacționa cu alte molecule. Acest lucru ar putea duce la o chimie intrigantă, mai ales că bisulfitul, un tip de ion sulf și alte produse ale acestei reacții sunt suficient de stabile în refractar pentru a rezista destul de mult timp.
Această nouă constatare va determina cu siguranță noi observații la distanță de Europa pentru a vedea dacă se pot găsi dovezi ale unor produse bazate pe reacție.
Sursa: JPL
