Các quan sát từ Kính viễn vọng Không gian James Webb đã thúc đẩy hai nghiên cứu độc lập đề xuất rằng băng carbon dioxide trên mặt trăng Europa của Sao Mộc có nguồn gốc từ đại dương dưới bề mặt của nó. Những phát hiện này cung cấp những hiểu biết mới về thành phần của đại dương bên trong Europa, nơi được coi là mục tiêu hàng đầu trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất.

Hai nghiên cứu cho thấy rằng carbon dioxide trên bề mặt Europa có nguồn gốc từ đại dương bên trong mặt trăng. Những quan sát gần đây về Europa của Kính viễn vọng Không gian Webb chỉ ra rằng băng carbon dioxide trên mặt trăng bắt nguồn từ đại dương dưới bề mặt của nó, làm nổi bật lượng carbon dồi dào ở trung tâm tiềm năng của sự sống ngoài Trái đất này.

Sử dụng các quan sát gần đây của Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) về băng carbon dioxide (CO2) trên mặt trăng Europa của Sao Mộc, một cặp nghiên cứu độc lập cho thấy rằng carbon dioxide có nguồn gốc từ đại dương dưới bề mặt băng giá của vật thể này. Phát hiện của hai nhóm nghiên cứu cung cấp những hiểu biết mới về thành phần ít được biết đến của đại dương bên trong Europa.

Mặt trăng Europa của sao Mộc được cho là có một đại dương nước lỏng mặn dưới bề mặt bên dưới lớp vỏ băng nước rắn. Vì điều này, Europa là mục tiêu hàng đầu cho việc tìm kiếm sự sống ở những nơi khác trong hệ mặt trời. Việc đánh giá khả năng sinh sống tiềm tàng của đại dương sâu này phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó, bao gồm sự phong phú của các nguyên tố cần thiết cho sự sống như carbon.

Nghiên cứu trước đây đã xác định sự hiện diện của băng carbon dioxide rắn trên bề mặt Europa, nhưng vẫn chưa xác định được liệu carbon dioxide đến từ đại dương dưới bề mặt, do thiên thạch va chạm trên bề mặt mặt trăng hay được tạo ra trên bề mặt mặt trăng thông qua tương tác với từ quyển của Sao Mộc. Việc xác định nguồn carbon dioxide có thể hạn chế thành phần hóa học của đại dương bên trong Europa.

Camera cận hồng ngoại (NIRCam) trên Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã chụp được hình ảnh này về bề mặt mặt trăng Europa của Sao Mộc. Webber đã phát hiện ra carbon dioxide trên bề mặt băng giá của Europa, có khả năng đến từ đại dương dưới bề mặt của mặt trăng. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với khả năng sinh sống của đại dương Europa. Bởi vì các vệ tinh sáng hơn ở bước sóng hồng ngoại ngắn hơn nên chúng thường có màu xanh lam. Các đặc điểm màu trắng tương ứng với các địa hình hỗn loạn Povis-Riggio (trái) và Tara-Riggio (giữa, phải), cho thấy bề mặt băng carbon dioxide được tăng cường. Nguồn: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Samantha K Trumbo (Đại học Cornell), Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (S TScI)

Phân tích sự phân bố carbon dioxide trên Europa

Trong hai nghiên cứu riêng biệt, các nhà nghiên cứu đã phân tích quang phổ cận hồng ngoại của carbon dioxide trên bề mặt Europa thu được bằng JWST.

Trong một nghiên cứu, Samantha Trumbo và Michael Brown đã sử dụng dữ liệu JWST để lập bản đồ phân bố carbon dioxide trên Europa và phát hiện ra rằng khu vực có hàm lượng carbon dioxide cao nhất là ở Tara Regio - một khu vực rộng khoảng 1.800 km2 bị chi phối bởi "địa hình hỗn loạn", vật liệu đã nổi lên trở lại sau khi bị phá hủy địa chất.

Lượng carbon dioxide được tìm thấy ở khu vực mới nổi lên này - một trong những địa hình trẻ nhất trên bề mặt Europa - cho thấy nó đến từ nguồn carbon bên trong, theo các nhà nghiên cứu. Điều này có nghĩa là carbon dioxide được hình thành trong các đại dương ngầm của Europa và được đưa lên bề mặt trong khoảng thời gian gần đây về mặt địa chất.

Tuy nhiên, các tác giả cho biết không thể loại trừ hoàn toàn khả năng carbon dioxide hình thành trên bề mặt từ chất hữu cơ biển hoặc cacbonat. Dù giải thích thế nào thì đại dương dưới lòng đất cũng chứa carbon.

Hình ảnh đầu tiên là bản đồ bề mặt Europa sử dụng Camera hồng ngoại gần (NIRCam) trên Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA và ba hình ảnh tiếp theo là bản đồ bố cục sử dụng dữ liệu từ Thiết bị trường tích hợp quang phổ hồng ngoại gần (NIRSpec/IFU) của Webb. Trong bản đồ bố cục, các pixel màu trắng tương ứng với carbon dioxide trong địa hình hỗn loạn quy mô lớn được gọi là Tara Regio (giữa và phải) và nồng độ carbon dioxide một phần trong Powys Regio hỗn loạn (trái). Hình ảnh thứ hai và thứ ba cho thấy bằng chứng về carbon dioxide đã kết tinh, trong khi hình ảnh thứ tư cho thấy dạng carbon dioxide vô định hình phức tạp. Nguồn: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Samantha K Trumbo (Đại học Cornell), Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)T AGPH0

Những phát hiện đương thời từ người khác nghiên cứu

Trong một nghiên cứu riêng biệt về cùng dữ liệu JWST, Geronimo Villanueva và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng carbon dioxide trên bề mặt Europa được trộn lẫn với các hợp chất khác. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng carbon dioxide tập trung ở vùng Tara và tin rằng điều này cho thấy carbon trên bề mặt mặt trăng đến từ bên trong.

Các tác giả đã đo tỷ lệ đồng vị 12C/13C của băng nhưng không thể phân biệt được nó có nguồn gốc phi sinh học hay sinh học. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn tìm kiếm những chùm vật liệu dễ bay hơi có thể xuyên thủng lớp vỏ băng giá của mặt trăng. Mặc dù bằng chứng về những đặc điểm này đã được báo cáo trong các nghiên cứu trước đây, nhưng các tác giả không phát hiện bất kỳ hoạt động nào của chùm tia trong các quan sát JWST.

Họ tin rằng các luồng khí trên Europa có thể không xuất hiện thường xuyên hoặc đôi khi không chứa các loại khí dễ bay hơi mà họ đã tìm kiếm. Kết quả từ hai nghiên cứu bổ sung cho nhau và củng cố kết luận rằng đại dương dưới bề mặt của Europa rất giàu carbon.