Europa telah memikat para ilmuwan selama beberapa dekade karena lautan air cair yang luas mungkin tersembunyi di bawah permukaan bekunya.
Laut yang terkubur ini menjadikan bulan es Jupiter sebagai salah satu tempat paling menjanjikan di tata surya untuk menentukan apakah kondisi yang cocok untuk kehidupan mungkin ada di luar Bumi. Namun, penelitian baru yang dipimpin oleh ilmuwan Rutgers Lujendra Ojha menunjukkan bahwa mengekstraksi material dari kedalaman laut Europa mungkin jauh lebih sulit daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Uji kemungkinan rute melalui es Eropa
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Astronomi alamOjha dan rekan-rekannya menggunakan simulasi komputer untuk memeriksa apakah air dari lautan global Europa dapat naik melalui retakan es dan terakumulasi di reservoir bawah tanah yang dangkal. Jika kantong seperti itu ada, pesawat ruang angkasa di masa depan berpotensi mendeteksi atau mengambil sampelnya dengan lebih mudah dibandingkan lautan jauh di bawahnya.
“Misteri yang ingin kami pecahkan adalah apakah perjalanan ini benar-benar mungkin terjadi,” kata Ojha, seorang profesor di Departemen Ilmu Bumi dan Planet di Sekolah Seni dan Sains Rutgers. “Bisakah air naik dari kedalaman laut Europa ke permukaan tanpa membeku?”
Hasilnya menunjukkan bahwa perjalanan dari kedalaman laut ke lapisan atas es jauh lebih kecil kemungkinannya dibandingkan perkiraan banyak ilmuwan.
“Ada cangkang es, ada air di bawahnya, dan ada spekulasi tentang bagaimana air ini bisa datang dari bawah tanah dan naik ke atas tanpa membeku di sepanjang jalan,” kata Ojha. “Itulah yang menurut kami telah kami bantah.”
Air dangkal mungkin memiliki sumber yang berbeda
Kesimpulan ini secara signifikan dapat mempengaruhi cara para ilmuwan menafsirkan penemuan masa depan tentang Europa. Jika pesawat ruang angkasa mendeteksi kantong air cair yang dangkal di bawah permukaan, reservoir tersebut mungkin tidak berisi air dari kedalaman lautan bulan. Mereka mungkin terbentuk ketika bagian dari lapisan es mencair secara lokal.
Perbedaan ini penting karena para ilmuwan tertarik ke Europa karena kombinasi air cair, bahan kimia, dan energi, yang semuanya merupakan faktor penting dalam menilai apakah suatu lingkungan dapat mendukung kehidupan. Perairan dangkal akan lebih mudah dipelajari dibandingkan lautan yang terkubur dalam. Namun jika waduk-waduk ini terisolasi dari lautan, maka hanya akan sedikit informasi yang bisa diberikan tentang lingkungan Eropa yang paling menarik secara ilmiah.
Europa Clipper dan JUICE mendekati Jupiter
Penemuan ini terjadi ketika dua misi besar menuju sistem Jupiter. Misi Europa Clipper NASA diluncurkan pada Oktober 2024 dan diperkirakan mencapai Jupiter pada April 2030. Misi tersebut akan mengorbit planet ini dan melakukan 49 kali terbang lintas dekat Europa. Misi Jupiter Icy Moons Explorer milik Badan Antariksa Eropa, yang dikenal sebagai JUICE, diluncurkan pada April 2023 dan diperkirakan tiba di Jupiter pada Juli 2031.
Bersama-sama, pesawat ruang angkasa ini akan memberikan gambaran yang lebih jelas tentang cangkang beku Europa, kandungan kimia permukaan, dan potensi air tanah. Radar di Europa Clipper dapat membantu peneliti menentukan apakah terdapat reservoir dangkal dan mengungkap ukuran serta strukturnya.
Jauh di bawah lapisan luar Europa yang sangat dingin, lautan global bisa tetap cair karena tarikan gravitasi Jupiter yang sangat besar berulang kali meregangkan dan menekan Bulan. Pergerakan ini menghasilkan panas internal yang tetap terperangkap di bawah lapisan es yang tebal.
Bisakah air naik melalui retakan?
Studi baru ini mengamati tanggul, yaitu retakan sempit yang secara teoritis dapat berfungsi sebagai saluran bagi air laut untuk bergerak naik melalui es. Konsep tersebut secara samar-samar menyerupai cara batuan cair melewati retakan di kerak bumi sebelum berkontribusi terhadap letusan gunung berapi. Di dunia beku, aktivitas serupa yang melibatkan air dan es, bukan batuan cair, disebut kriovolkanisme.
Ojha mengingatkan, perbandingan kedua proses tersebut memiliki batasan yang jelas.
“Es dan air cair pada dasarnya berbeda dari lava dan gunung berapi yang kita lihat di Bumi,” katanya. “Saya pikir ada sedikit ilmu fisika mendasar yang hilang di sini, jadi saya ingin menjelajahinya.”
Salah satu faktor yang mungkin diremehkan oleh model sebelumnya adalah turbulensi. Simulasi sebelumnya sering berasumsi bahwa air akan naik melalui es Europa dalam aliran yang relatif lancar dan teratur. Penelitian Rutgers justru menunjukkan bahwa air akan bergerak dengan cepat dan kacau, berulang kali bercampur dengan dinding dingin dari retakan tersebut dan dengan cepat mentransfer panasnya ke es di sekitarnya.
“Air yang akan naik ini akan bergejolak,” kata Ojha. “Ia akan bergerak dari kiri ke kanan, akan naik dan turun, akan ada gerakan berputar. Dan ketika itu terjadi, air cair ini akan mendingin dengan sangat, sangat cepat saat mendekati permukaan.”
Kristal es bisa menghalangi jalan
Ketika air yang naik kehilangan panas, air dapat menjadi sangat dingin dan tetap cair bahkan setelah suhunya turun di bawah titik beku normal. Dalam keadaan ini, kristal kecil yang disebut es frazil dapat mulai terbentuk. Seiring waktu, kristal-kristal ini dapat menumpuk dan menghalangi retakan.
Menurut simulasi, retakan sempit bisa tertutup es dalam beberapa jam. Rekahan yang lebih besar dapat membawa lebih banyak air pada kondisi ideal, namun turbulensi membuat situasi ini menjadi kurang menguntungkan. Tim menemukan bahwa pergerakan air yang cukup untuk menciptakan beberapa fitur permukaan Europa yang terlihat akan memerlukan retakan yang sangat tinggi atau jumlahnya sangat tinggi.
Hasilnya menunjukkan versi Europa di mana air dangkal mungkin terbentuk terpisah dari lautan global. Alih-alih bergerak ke atas dari kedalaman yang sangat dalam, hal ini mungkin terjadi ketika panas setempat melelehkan sebagian lapisan es.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa lapisan es Europa mungkin memberikan penghalang yang lebih kuat antara laut dan permukaan dibandingkan yang diperkirakan sebelumnya,” kata Ojha. “Ini membantu misi masa depan menafsirkan apa yang mereka temukan dan lebih memahami di mana mencari tanda-tanda kelayakan huni.”
