قمر اروپا قمری است که در سطح آن اقیانوسی از آب با یک لایه یخ به ضخامت 1کیلومتر وجود دارد. ناسا در نظر دارد
طی چند سال آینده با ارسال فضاپیمایی به سطح قمر اروپا پر مخاطره ترین سفر فضایی را تجربه کند. این فضاپیما پس از
فرود بر سطح قمر لایه 1کیلومتری یخ را سوراخ نموده و در اقیانوس زیر آن به جستجوی حیات می پردازد.
 
استراتژی علمی برای اکتشاف اروپا در این مقاله به آن پرداخته شده است.*چرا اروپا ؟اروپا یکی از چهار قمر بزرگ برجیس(مشتری) می باشد که در سال 161توسط گالیله کشف گردید. این قمر یکی از موضوعات جذاب در منظومه شمسی می باشد. برزگترین امتیاز این قمر امکان وجود مقدار زیادی آب مایع در سطح آن می باشد. احتمالا یک اقیانوس بزرگ آب در زیر لایه یخ سطحی قمر وجود دارد. با وجود آب یکی از نیازهای اولیه برای وجود حیات در سطح این قمر را می توان تصور نمود. بعلاوه دانش پژوهان پا را فراتر نهاده و بر این اعتقادند که اقیانوس اروپا پناهگاه خوبی برای حیات است. این موضوع بوسیله Arthur C. Clark در افسانه اودیسه2 (Odyssey II 2010) مطرح گردید. بنا بر این حیات انسان بوسیله رویداد مرموزی خاتمه خواهد یافت و در این وضعیت اروپا پناهگاه خوبی برای زندگی خواهد بود. در این شرایط تمام دنیا تلاش می کند تا بر روی اروپا پیاده شود.

شکل 1ـ سیستم خورشید مرکزی کوپرنیک
پس از آشکار شدن وضعیت فوق العاده قمر اروپا توسط فضاپیمای گالیلو دانش پژوهان دلبستگی بیشتر به مطالعه بر روی آن پیدا کردند. بر اساس اکتشافات فضاپیمای گالیلو مدارک فراوانی مبنی بر وجود سطح یخی، فعالیتهای زمین شناسی اخیر و حرکات تکتونیکی بدست آمد. اتمسفر قمر اساسا تحت تاثیر بمباران سطح یخ بوسیله انرژی دانه های محیط مگنتوسفر ایجاد شده است. بطور مسلم هسته مرکزی این قمر متراکم و از نظر سنگ شناسی شبیه به IO و ماه می باشد. با وجود این بیرونی ترین بخش قمر با ضخامتی حدود 10تا 20کیلومتر از آب و یخ تشکیل شده است. مدارک روشن دلالت بر آن دارد که گرم شدگی پیوسته در داخل قمر تحت تاثیر شکست ایزوتوپهای رادیوژنیک حاصل می شود. بعلاوه نیروی حاصل از جاذبه مشتری و انعکاس آن بر روی قمرهای همسایه اهمیت ویژه ای بر جزر و مد حاصل در سطح قمر دارد.
گرمای داخل قمر ممکن است برای بالا بردن حرارت تا عمق مشخصی ( عمق متوسط تا دهها کیلومتر) کافی باشد. در نتیجه ممکن است قمر اروپا دارای یک اقیانوس جهانی از آب مایع با بیش از 10کیلومتر ضخامت باشد که توسط یک لایه نازک یخ پوشیده شده باشد. وضعیت آب مایع بوسیله تصاویر اخیر گالیلو نشان داده شد. در این تصاویر مناطقی از سطح قمر توسط بلوکهای بزرگی از یخ که بصورت شناور در آمده و پس از ریف شدگی و چرخش دوباره یخ زده مشاهده می گردد. به احتمال زیاد در این مناطق یک لایه آب یا برف آب وجود داشته که بعدا یخ زده. با این وجود وضعیت دهانه های کراتر در سطح قمر اشاره دارد بر فعالیت ریفت شدگی در زمین شناسی اخیر اروپا ( در چند میلیون یا صدها میلیون سال اخیر).

*چرخش قمر اروپاپیچیدگیهای تکتونیکی آشکار شده توسط تصاویر با رزلوشن بالا توسط فضاپیمای گالیلو مدارک با ارزشی از چرخش غیر هم زمان اروپا ارائه داد.اندازه گیری مستقیم ارتباط چهره های سطحی با روشنایی تصاویر گرفته شده توسط گالیلو و مقایسه نتایج اندازه گیری های مشابه از همان چهره در ارتباط با روشنایی در تصاویر ویجر 2 در 17 سال قبل حکایت از آن دارد که تحت تاثیر چرخش غیر هم زمان دهها درجه اختلاف در طی 17 رخ داده است ( یک چرخش کامل در حدود 1000سال طول می کشد) .

*فرایندهای تکتونیکی در قمر اروپابی قاعده گی های مدار حرکت قمر اروپا تحت تاثیر جزر و مد روزانه Io و Ganymede (دوره 5/3 روزه) احتمالا سبب چرخش غیر هم زمان اروپا گردیده است. هر دو پدیده تغییرات روزانه و چرخش غیرهم زمان می توانند میدانهای استرس مهمی را در سطح قمر ایجاد نموده و سبب شکل گیری شکستگی در سطح قمر گردد. برای مثال چهره های خطی Minos و Cadmus با تغییرات روزانه و استرسهای کششی غیر هم زمان سازگار می باشد. مقایسه انجام شده بین تصاوی ارسال شده توسط گالیلو و ویجر حکایت از آن دارد که تکمیل یک سیکل چرخشی کامل در مدار اروپا 104 سال طول می کشد. اما این مطلب کفایت نمی کند جهت پذیرش تاثیر مهم وضعیت چرخش کلی قمر در جهت تشکیل ساختمانهای زمین شناسی، حتی اگر این فرایند چندین میلیون سال عمل کرده باشد. بدین ترتیب یک شکستگی اولیه در طی عملکرد جزر و مد روزانه باز و بسته می شود هرچند که مقدار آن اندک باشد. این فرایند توانایی آن را دارد که در طی 105 سال یک ساختمان Double ridge را در طول شکستگی بسازد (همانند مورفولوژی هایی که مشاهده می شود در سطح قمر). در این مدل تحت تاثیر باز شدگی روزانه شکستگیها، آبهای مایع سطح شکستگی را پر نموده و یخ می زند و در طی بسته شدن روزانه شکستگیها مواد یخ زده بیرون ریخته می شود. بدین ترتیب اگر ما چرخش غیرهم زمان و وجود یک لایه آب مایع را بپذیریم مدارک تئوریک تشکیل خطواره های موجود در سطح قمر اروپا را توجیه می کند.

*شکستگی های سطح قمر اروپامکانیسم های آشکار در سطح اروپا، همچنین مشاهدات اخیر توسط فضاپیمای گالیلو و تصاویر با رزلوشن پایین ویجر در 18 سال پیش نمایان نموده شکستگی های موجود در روی کل پوسته یخی این قمر را. یک محرک بزرگ زمین شناسی و ژئوفیزیکی برای قمر اروپا تغییر شکلهای ناشی از نیروی جزر و مدی ژوپیتر می باشد. بنظر میرسد اروپا دارای مقداری چرخش غیر هم زمان و استرسهای جزر و مدی با دوره طولانی می باشد (Greenberg 1984) . ساختمانهای تکتونیکی مشاهده شده بر روی سطح اروپا را می توان بوسیله مدل سازی زمین شناسی ناشی از فرایندهای جزر و مدی تفسیر نمود. در این مقاله مرور می کنیم مکانیسم تغییر شکلهای جزر و مدی را که در اثر استرینهای ناشی از مدار بی قاعده (خارج از مرکز) و احتمالا چرخشهای غیر هم زمان حاصل می کند SecII. ما در بخش SecIII نشان می دهیم چگونه فرایندهای روزانه (Diural) توانایی دارند به آهستگی ریدجهای خطی را در هر دو پهلوی شکستگی ها بسازند. در بخش SecIV نشان می دهیم چگونه مشخصات و ظاهر ریدجها تشریح می کنند فرایندها حاکم بر سطح قمر را. در بخش SecV تخمین می زنیم طرحهای ناشی از استرین جزر و مد را بوسیله آنچه که انتظار داریم از چرخش غیرهم زمان و جزر و مد روزانه. و مرور می کنیم تطابق این طرحها با موقعیت و جهت یافتگی شکستگیها موجود در سطح اروپا. با توجه به موارد فوق مدل تدارک دیده شده برای شکستگی ها بر اساس چرخش اروپا به دور ژوپیتر(مشتری) با چندین ده درجه اختلاف طراحی شده که بصورت چرخش غیر هم زمان و جزر و مد روزانه در طی چندین هزار سال گذشته فعالیت نموده است. مطابق با این مدل تکامل هر خطواره حاصل عملکرد پیوسته جزر و مد روزانه پس از شکستگی اولیه می باشد. بدین ترتیب شکستگی ها در طی محدوده زمانی مشخصی شکل گرفته اند. این مدل بر اساس تصور وجود یک لایه آب مایع در زیر یک لیتوسفر نازک یخی استوار می باشد (Carr et al 1998)، بعلاوه این پوسته یخی با توجه به آمار کراترهای اندک نسبتا جوان می باشد (Chapman et al 1997) ، همچنین یک مقدار چرخش غیر هم زمان نیز در این مدل فرض شده است.

*گسلهای امتداد لغز در سطح قمر اروپاجزر و مد ناشی از مدار غیر متمرکز (orbital eccentricaty) باعث فعالیت گسلهای امتداد لغز بر روی اروپا می گردد. این حرکات در یک فرایند گام به گام (Walking) باعث باز و بسته شده گسلها با پتانسیل لغزش راست لغز و چپ لغز می گردد. نقشه های 5 منطقه اروپا 121 گسل امتداد لغز را آشکار می کند. از جمله ای گسلها خطواره Astypalaea با 80کیلومتر طول و 42 کیلومتر حرکت راست لغز می باشد. در عرضهای جنوبی و در نزدیکی Astypalaea همه گسلهای امتداد لغز شناسایی شده از نوع راست لغز می باشند. مشاهدات انجام شده در سطح اروپا حکایت از آن دارد که گسلهای راست لغز در نیمکره جنوبی و گسلهای چپ لغز در نیمکره شمالی متمرکز شده اند. این وضعیت ب فرایند جزر و مد گام به گام (tidal walking) سازگاری دارد. مطالعات انجام شده در 5 منطقه مورد نظر آشکار می کند نقش چرخش غیر هم زمان در جهت یافتگی و توزیع وضعیت برش خوردگی در سطح اروپا را. تقریبا همه گسلهای امتدا لغز شناسایی شده همراه با double ridges بوده اند و هیچکدام از آنها در طول ridgeless cracks مشاهده نشده اند.

*جزر و مد در سطح قمر اروپاجزر و مد ناشی از مدار غیر متمرکز ممکن است یک محرک اولیه (primary driver) تکتونیکی برای فعالیت بر روی اروپا باشد. لکن اروپا دارای مدار بی قاعده (خارج از مرکز) غیر صفر (e= 0.01) می باشد که تحت تاثیر رزونانس لاپلاس (Laplace resonance) ناشی از اثر دو قمر Io و Ganymede حاصل می گردد. بدین ترتیب مدار دوره ای جزر و مد (6/3 روزه) افزایش و کاهش می یابد همچنانکه به ترتیب اروپا نزدیک می شود به Pericenter و apocenter . به عبارت دیگر پتانسیل برخواستگی ناشی از جزر و مد از جهت یافتگی مشتری پیروی می کند. در چنین شرایطی جهت یافتگی و نوسان جزر و مد بعلاوه دیگر تغییرات جزر و مدی استرسهای سطح قمر را ایجاد نموده که عامل اصلی شکل گیری ساختمانهای خطی سطح قمر می باشند. 

*احتمال تشکیل گنبدهای یخی در سطح قمر اروپا براساس وضعیت مکانیکی حرارت قبل از فضاپیمایی گالیگو مدارکی از وجود دیاپیریزم یخی در سطح قمر اروپا ارائه شد (1). بر اساس انالیز مدل مکانیکی حرارتی، گنبدی شدن در سطح اروپا شباهت زیادی به شکل گیری Corona در سطح زهره دارد(2). در این مقاله چگونگی شکل گیری دیاپیریزم در سطح قمر اروپا مورد بررسی قرار می گیرد. مدل ما بر اساس برخواستگی یک کره اولیه (Droplet) گرماز میان یخ های با درجه حرات متوسط که آن کره اولیه را احاطه کرده اند استوار می باشد.در این مدل طی سرد شدن و انتقال حرارت از کره کوچک اولیه (Droplet) در طی نزدیک شدن به سطح تغییر شکل مکانیکی در کره اولیه ایجاد می شود . این مدل سه معادله را نشان می دهد.

دکتر عباس کنگی استادیار دانشگاه