Europa

Europa là mặt trăng nhỏ nhất trong bốn mặt trăng lớn Galileo của Sao Mộc và, với đường kính khoảng 3.120 km, nhỏ hơn một chút so với Mặt Trăng của Trái Đất. Thế nhưng quả cầu đá và băng khiêm tốn này đã trở thành một trong những điểm đến hấp dẫn nhất trong toàn bộ hệ Mặt Trời, bởi vì bên dưới lớp vỏ sáng, đóng băng của nó gần như chắc chắn tồn tại một đại dương nước muối lỏng toàn cầu — một đại dương được cho là chứa khoảng gấp đôi thể tích của toàn bộ các đại dương trên Trái Đất cộng lại.

Chỉ riêng sự thật đó đã định hình lại mọi thứ về mặt trăng nhỏ bé này. Europa không chỉ là một quả cầu băng đầy hố va chạm khác quay quanh một hành tinh khổng lồ; nó là một ứng cử viên cho sự sống ngoài Trái Đất, và là mục tiêu của hai tàu vũ trụ hàng đầu hiện đang trên đường tới Sao Mộc để tìm hiểu.

Khám phá và gia đình Galileo

Europa được phát hiện vào tháng 1 năm 1610, khi Galileo Galilei hướng chiếc kính viễn vọng mới của mình vào Sao Mộc và thấy bốn điểm sáng dịch chuyển vị trí đêm này qua đêm khác — những mặt trăng đầu tiên từng được tìm thấy quay quanh một hành tinh khác, và là bằng chứng cho thấy không phải mọi thứ trên bầu trời đều quay quanh Trái Đất. Nhà thiên văn học người Đức Simon Marius đã quan sát chúng vào gần như cùng thời điểm và cung cấp những cái tên chúng ta vẫn dùng, lấy từ những mối tình thần thoại của Zeus. Europa, một công chúa xứ Phoenicia bị vị thần này bắt đi, đặt tên cho mặt trăng gần thứ hai trong bộ tứ.

Bốn mặt trăng Galileo — Io, Europa, Ganymede, và Callisto — tạo thành một hệ thống thu nhỏ của riêng chúng. Europa quay quanh Sao Mộc mỗi 3,55 ngày ở khoảng cách khoảng 671.000 km, bị khóa trong một nhịp điệu hấp dẫn chính xác được gọi là cộng hưởng Laplace: cứ mỗi vòng quỹ đạo Ganymede hoàn thành, Europa thực hiện hai vòng và Io thực hiện bốn vòng. Cơ chế đồng hồ đó là động cơ đằng sau gần như mọi thứ khiến Europa trở nên thú vị.

Một đại dương dưới lớp băng

Bề mặt của Europa là băng nước, nhưng nước không dừng lại ở đó. Vì quỹ đạo cộng hưởng của nó hơi elip, lực hấp dẫn khổng lồ của Sao Mộc uốn cong và nhào nặn mặt trăng này ở mỗi lần đi qua, và ma sát thủy triều đó tạo ra nhiệt sâu bên trong. Đủ nhiệt, theo các mô hình gợi ý, để giữ cho một lớp nội thất ở dạng lỏng. Bên dưới một lớp vỏ băng ước tính dày từ 15 đến 25 km là một đại dương được cho là sâu từ 60 đến 150 km — sâu đến mức, mặc dù Europa có kích thước nhỏ, nó có thể chứa nhiều hơn gấp đôi lượng nước của mọi đại dương trên Trái Đất.

Bằng chứng mạnh mẽ nhất là về từ tính. Khi Europa di chuyển qua từ trường mạnh mẽ của Sao Mộc, tàu quỹ đạo Galileo của NASA đã phát hiện một từ trường cảm ứng phát ra từ chính mặt trăng này — chính xác dấu hiệu được mong đợi từ một lớp vỏ nước muối dẫn điện lưu thông bên dưới lớp băng. Các quan sát của Hubble sau đó đã bổ sung thêm những gợi ý hấp dẫn về các cột hơi nước gián đoạn phun ra khoảng 200 km phía trên vùng cực nam, như thể đại dương thỉnh thoảng tìm thấy một con đường lên bề mặt.

Một bề mặt nứt nẻ và trẻ trung

Nhìn cận cảnh, Europa là một trong những thiên thể lớn mượt mà nhất trong hệ Mặt Trời — và cũng là một trong những thiên thể trẻ nhất. Các hố va chạm đặc biệt hiếm, ngụ ý rằng bề mặt được tái tạo và chỉ có tuổi khoảng 40 đến 90 triệu năm. Thay vào đó, khắp toàn bộ quả cầu là các vết nứt lineae: những vết nứt dài, màu nâu đỏ, dài hàng nghìn km, nơi lớp vỏ băng đang dịch chuyển đã tách ra và đóng băng lại. Một số uốn cong theo các đường cong hình chu kỳ lặp lại, ghi lại sự dâng lên và hạ xuống hàng ngày của ứng suất thủy triều khi mặt trăng này quay quanh Sao Mộc.

Ở nơi khác, băng tan biến thành địa hình hỗn loạn — những cánh đồng lộn xộn của các mảng nghiêng, vỡ vụn bị đóng băng trở lại thành một nền gồ ghề, như thấy trong khu vực Conamara Chaos được nghiên cứu kỹ lưỡng. Những khu vực như vậy trông như thể nước mặn ấm đã trào lên từ bên dưới, làm mềm lớp vỏ, và để các mảng băng trôi dạt trước khi đóng băng chắc trở lại. Vệt màu gỉ sét nhuộm các vết nứt được cho là muối và các hợp chất lưu huỳnh được mang lên từ đại dương — một cửa sổ có thể có vào hóa học ẩn giấu bên dưới.

Liệu có thứ gì có thể sống ở đó không?

Europa đáp ứng những điều mà các nhà sinh vật học vũ trụ quan tâm nhất: nước lỏng, một đáy biển đá có thể chứa các miệng phun thủy nhiệt, và một nguồn năng lượng ổn định dưới dạng sự sưởi ấm thủy triều. Trên Trái Đất, các miệng phun tương tự nuôi dưỡng toàn bộ hệ sinh thái trong bóng tối hoàn toàn. Nếu đại dương của Europa đã duy trì ở dạng lỏng trong hàng tỷ năm và tiếp xúc với một lớp phủ đá hoạt động hóa học, nó là một trong những nơi có khả năng nhất trong hệ Mặt Trời để chứa sự sống vi sinh vật.

Bản thân bề mặt lại khắc nghiệt — không có không khí, tắm trong liều lượng bức xạ chết người của Sao Mộc, và lạnh hơn khoảng âm 160 °C ở xích đạo, giảm sâu hơn nữa về phía các cực. Nhưng đại dương được che chắn bởi hàng km băng, và chính môi trường bị chôn vùi đó, chứ không phải lớp vỏ đóng băng, mới thu hút sự quan tâm.

Các sứ mệnh đang trên đường

Tàu Europa Clipper của NASA đã phóng vào ngày 14 tháng 10 năm 2024 và sẽ đến hệ thống Sao Mộc vào năm 2030. Thay vì bay quanh quỹ đạo Europa trực tiếp — điều mà bức xạ sẽ nhanh chóng phá hủy — nó sẽ vòng quanh Sao Mộc và thực hiện hàng chục lần bay ngang gần, sử dụng radar để dò sâu vào lớp băng, camera để lập bản đồ bề mặt, và các thiết bị để đánh hơi bất kỳ cột phun nào tìm dấu hiệu về thành phần của đại dương. Mục tiêu của nó không phải là phát hiện sự sống một cách trực tiếp mà là đánh giá liệu Europa có thể sinh sống được hay không.

Cùng với nó, tàu vũ trụ JUICE của Cơ quan Vũ trụ châu Âu, được phóng vào năm 2023, sẽ nghiên cứu Europa, Ganymede, và Callisto cho đến đầu những năm 2030, thực hiện hai lần bay ngang qua Europa trước khi đi vào quỹ đạo quanh Ganymede. Cùng nhau, hai sứ mệnh này hứa hẹn cái nhìn gần nhất từ trước đến nay về thế giới đại dương này kể từ khi sứ mệnh Galileo kết thúc vào năm 2003.

Tự mình tìm Europa

Bạn không thể thấy Europa bằng mắt thường, nhưng hầu như bất kỳ kính viễn vọng nhỏ nào — hoặc thậm chí ống nhòm tốt được giữ vững — cũng sẽ hé lộ nó. Hướng chúng vào Sao Mộc và bạn sẽ tìm thấy tới bốn chấm nhỏ giống ngôi sao xếp thành một hàng ở hai bên: các mặt trăng Galileo, chính xác như Galileo lần đầu tiên nhìn thấy chúng. Europa là mặt trăng mờ nhất và gần trong cùng trong số bốn mặt trăng sáng, và vị trí của nó dịch chuyển đáng kể từ đêm này sang đêm khác, vì vậy việc phác họa các mặt trăng qua nhiều buổi tối cho phép bạn quan sát nó quay quanh Sao Mộc chỉ trong vài ngày Trái Đất.