น้ำแข็งอาจมีอยู่บนดวงจันทร์ในมหาสมุทรนอกโลก
ยูโรปาเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์มานานแล้วเพราะดวงจันทร์มีมหาสมุทรใต้พื้นผิวอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งหนา
เป็นที่ทราบกันดีว่าขนนกน้ำปะทุขึ้นจากรอยแตกในเปลือกน้ำแข็ง ปล่อยเนื้อหาของ มหาสมุทรเอเลี่ยนของดวงจันทร์ขึ้นสู่อวกาศนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า มหาสมุทรโลกเช่นยูโรปาเป็นทางออกที่ดีที่สุดในการค้นหาหลักฐานของสิ่งมีชีวิตนอกโลกลายเซ็นทางเคมีของริ้วสีแดงบนพื้นผิวของยูโรปา ซึ่งคิดว่าเป็นส่วนผสมของน้ำและเกลือที่แข็งตัว ดูเหมือนจะผิดปกติเพราะมันไม่ตรงกับสสารใดๆ ที่รู้จักบนโลก
นักวิทยาศาสตร์ระบุใน ปี 2019 ว่าส่วน ที่ เป็นสีเหลืองของพื้นผิวยูโรปาเกิดจากการมีโซเดียมคลอไรด์หรือที่รู้จักกันดีในชื่อเกลือแกงเพื่อปลดล็อกข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับยูโรปา ซึ่ง ภารกิจ JUICE ของ European Space Agency (ย่อมาจาก Jupiter Icy Moons Explorer) และภารกิจ Europa Clipper ของ NASA จะมาเยือน ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า นักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานเพื่อสร้างสภาพของดวงจันทร์ขึ้นใหม่ในห้องแล็บทีมวิจัยพบว่าการผสมน้ำ เกลือแกง อุณหภูมิเย็นจัด และความดันสูงทำให้เกิดผลึกแข็งชนิดใหม่ และสารนี้อาจอยู่บนพื้นผิวของยูโรปาและ ที่ก้นมหาสมุทรที่ซ่อนอยู่
Baptiste Journaux หัวหน้าทีมวิจัย ซึ่งดำรงตำแหน่งผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้าน Earth and Space Sciences แห่ง University of Washington กล่าวว่า “ทุกวันนี้การค้นพบพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องที่หาได้ยาก”
“เกลือและน้ำเป็นที่รู้จักกันดี (ใน) สภาพดิน แต่นอกเหนือจากนั้น เราอยู่ในความมืดโดยสิ้นเชิง และตอนนี้เรามีวัตถุดาวเคราะห์เหล่านี้ที่อาจมีสารประกอบที่เราคุ้นเคยเป็นอย่างดี แต่อยู่ในสภาพที่แปลกใหม่มาก เราต้องทำซ้ำวิทยาศาสตร์แร่พื้นฐานทั้งหมดที่ผู้คนทำในทศวรรษที่ 1800 แต่ที่ความดันสูงและอุณหภูมิต่ำ เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้น”
น้ำและเกลือสร้างไฮเดรต ซึ่งเป็นตาข่ายน้ำแข็งแข็งที่ยึดด้วยพันธะไฮโดรเจนในอุณหภูมิที่เย็นจัดสารประกอบที่ผิดปกติที่มีสองโมเลกุลของเกลือก่อนการศึกษานี้ ภูมิปัญญาทางวิทยาศาสตร์ที่แพร่หลายระบุว่า โซเดียมคลอไรด์มีไฮเดรตเพียงหนึ่งเดียว ซึ่งสร้างขึ้นจากโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุลและโมเลกุลของเกลือหนึ่งโมเลกุล
แนวคิดของศิลปินคนนี้แสดงให้เห็นว่าสันเขาสองชั้นบนพื้นผิวของดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดีอาจก่อตัวขึ้นเหนือช่องน้ำที่เย็นจัดภายในกระดองน้ำแข็งที่ตื้นเขินได้อย่างไร กลไกนี้อิงจากการศึกษาลักษณะสันเขาคู่ที่คล้ายคลึงกันซึ่งพบบนแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ของโลกดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสอาจมีเปลือกน้ำแข็งที่อาศัยอยู่ได้
หลังจากการศึกษาทดลอง นักวิจัยได้ค้นพบไฮเดรตใหม่ 2 ชนิด ตัวหนึ่งใช้เกลือ 2 โมเลกุลต่อน้ำทุกๆ 17 โมเลกุล และอีกตัวหนึ่งใช้เกลือ 1 โมเลกุลต่อทุกๆ 13 โมเลกุล“มันมีโครงสร้างที่นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์รอคอย” Journaux กล่าวการศึกษารายละเอียดการค้นพบได้รับการเผยแพร่ในวันจันทร์ในรายงานการประชุมของ National Academy of Sciencesไฮเดรตอาจอธิบายได้ว่าทำไมลายเซ็นทางเคมีของโลกมหาสมุทรของดาวพฤหัสบดีจึง “เป็นน้ำ” ตามการศึกษา
นักวิจัยเริ่มการทดลองด้วยการอัดน้ำเกลือปริมาณเล็กน้อยระหว่างเพชรสองเม็ด ซึ่งแต่ละเม็ดมีขนาดประมาณเม็ดทราย น้ำถูกบีบอัดมากถึง 25,000 เท่าของความดันบรรยากาศมาตรฐานทีมงานสามารถสังเกตกระบวนการนี้ผ่านกล้องจุลทรรศน์“เรากำลังพยายามวัดว่าการเติมเกลือจะเปลี่ยนปริมาณน้ำแข็งที่เราได้รับได้อย่างไร เนื่องจากเกลือทำหน้าที่เป็นสารป้องกันการแข็งตัว” Baptiste กล่าว “น่าแปลกที่เมื่อเรากดดัน สิ่งที่เราได้เห็นก็คือคริสตัลเหล่านี้ที่เราไม่คาดคิดเริ่มเติบโตขึ้น มันเป็นการค้นพบที่บังเอิญมาก”
สภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นและความดันสูงดวงจันทร์ในมหาสมุทรของดาวพฤหัสบดีน่าจะประสบกับสภาวะที่คล้ายคลึงกันโดยมีอุณหภูมิเป็นน้ำแข็งและความกดอากาศสูงเปลือกน้ำแข็งที่ประกอบเป็นพื้นผิวของยูโรปามีความหนาประมาณ 10 ถึง 15 ไมล์ (16 และ 24 กิโลเมตร) และมหาสมุทรที่น่าจะอยู่บนยอดมีความลึกประมาณ 40 ถึง 100 ไมล์ (64 ถึง 161 กิโลเมตร)
แปลงไฟล์ PNMหิมะใต้น้ำเผยเงื่อนงำใหม่เกี่ยวกับยูโรปาเมื่อภารกิจโลกมหาสมุทรใกล้เข้ามาJournaux กล่าวว่า “ความดันจะทำให้โมเลกุลเข้าใกล้กันมากขึ้น ดังนั้นปฏิสัมพันธ์ของพวกมันจึงเปลี่ยนไป นั่นคือกลไกหลักสำหรับความหลากหลายในโครงสร้างผลึกที่เราพบ” Journaux กล่าวในบรรดาไฮเดรตทั้งสองนั้น หนึ่งตัวยังคงเสถียรแม้ว่าจะปล่อยแรงดันออกมาแล้วก็ตาม
“เราพิจารณาแล้วว่ามันคงที่ที่ความดันมาตรฐานจนถึงประมาณ -50 เซลเซียส (ลบ 58 องศาฟาเรนไฮต์) ดังนั้นหากคุณมีทะเลสาบที่มีน้ำใสมาก เช่น ในแอนตาร์กติกา ซึ่งอาจสัมผัสกับอุณหภูมิเหล่านี้ได้ ไฮเดรตที่เพิ่งค้นพบนี้ก็อาจปรากฏอยู่ที่นั่น” Journaux กล่าวการทำความเข้าใจเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีที่มีอยู่ในมหาสมุทรโลกเช่น Europa จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจข้อมูลที่รวบรวมโดยภารกิจเช่น JUICE และ Europa Clipper ได้ดีขึ้นในอนาคต
Journaux กล่าวว่า “สิ่งเหล่านี้เป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวนอกเหนือจากโลก ซึ่งน้ำในสถานะของเหลวมีความเสถียรตามช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ซึ่งมีความสำคัญต่อการกำเนิดและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต” Journaux กล่าว
“ในความคิดของฉัน พวกมันคือสถานที่ที่ดีที่สุดในระบบสุริยะของเราในการค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกโลก ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องศึกษามหาสมุทรและการตกแต่งภายในที่แปลกใหม่ของพวกมัน เพื่อทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้นว่าพวกมันก่อตัว วิวัฒนาการ และสามารถกักเก็บน้ำที่เป็นของเหลวในพื้นที่เย็นของระบบสุริยะได้อย่างไร ห่างไกลจากดวงอาทิตย์มาก”
