אירופה (ירח)

אירופה
כוכב האם
כוכב אם	השמש
מידע כללי
סוג	ירח
ירח של	צדק
תאריך גילוי	8 בינואר 1610
מגלה	גלילאו גליליי, סימון מריוס
על שם	אירופה
מקום גילוי	אוניברסיטת פדובה
מאפיינים מסלוליים
ציר חצי-ראשי	671,034 ק"מ
אקסצנטריות	0.0101
זמן הקפה	3.551181 ימים
	מהירות מסלולית
‑ ממוצעת	13.74 ק"מ/שנייה
נטיית מסלול	0.470°
מאפיינים פיזיים
רדיוס קו משווה	1,560.8±0.5 קילומטר
ממדים	3121.6 ± 0.5 ק"מ
שטח פנים	‎3.1×107‎ קמ"ר
מסה	‎4.8×1022‎ ק"ג
צפיפות ממוצעת	3.013 ± 0.005 גרם/סמ"ק
תאוצת הכובד בקו המשווה	1.32 מטר/שנייה2
זמן סיבוב עצמי	3.551181 ימים
אלבדו	0.64
בהירות נראית	5.29
מהירות מילוט	2.02 ק"מ/שנייה
טמפרטורה ממוצעת	50 קלווין, 102 קלווין, 125 קלווין
מאפייני אטמוספירה
לחץ אטמוספירי	1.1 ± 0.1 µPa פסקל

אירופה הוא הירח השישי של כוכב הלכת צדק והשני מהירחים הגליליאניים (לפי מידת הקרבה לצדק). הירח אירופה התגלה על ידי גלילאו גליליי ב-1610, ונקרא על שמה של אירופה מהמיתולוגיה היוונית, שהוכתרה על ידי זאוס למלכת כרתים. אירופה הוא הקטן ביותר מבין הירחים הגליליאניים.

קוטרו של אירופה הוא כ-3,000 קילומטרים, והוא קטן במקצת לעומת הירח של כדור הארץ. הוא הירח השישי בגודלו במערכת השמש.

גילוי ומתן השם

הירח אירופה התגלה על ידי גלילאו גליליי ב-8 בינואר 1610^[1], תוך שימוש בטלסקופ שבנה בעצמו. גלילאו עצמו העניק לארבעת הירחים שמצא את השם "הכוכבים של מדיצ'י", על שם ארבעה אחים מהמשפחה שחיו באותה העת (קוזימו, פרנצ'סקו, קרלו ולורנצו). ב-1612 נתן האסטרונום הגרמני סימון מריוס (Marius) לירחים את שמותיהן של ארבע האהובות של זאוס, ובהן אירופה.

תכונות

מבנה פנימי

לירח ליבת ברזל, מעטפת מסלע סיליקטי, שכבת מים נוזליים שעוביה בין 80–170 ק"מ ומעליה שכבת קרח^[2]. ישנן כמה השערות באשר לסיבה שהמים נותרו נוזליים: אנרגיית החום מתאוצת הגאות והשפל שגורמת לפעילות גאולוגית, התפרקות יסודות רדיואקטיביים בפנים הירח, או חום שנוצר בתקופה מוקדמת (אז, כנראה, היה הרבה יותר חם באירופה).

פני השטח

הדמית פני השטח של אירופה

פני השטח של אירופה מכוסים בקרח והם נקראים "שטחים כאוטיים". אירופה הוא בין הגופים הפלנטריים מחזירי האור החזקים ביותר. הוא הגוף הפלנטרי החלק ביותר במערכת השמש: אין על אירופה פרט טופוגרפי שגובהו יותר מ-1,000 מטר מעל גובה פני השטח הממוצע, והתופעה הבולטת ביותר לעין הם קווים כהים החוצים אותו מכל ולכל כיוון (כמו באוקיינוס הארקטי). המראה "הצעיר" והחלק של פני השטח הוא אחת מהסיבות להשערה שבאירופה מתקיים אוקיינוס מים תת-קרקעי, העשוי לשמש מקום התפתחות לחיים מחוץ לכדור הארץ.

בספטמבר 2016 דיווחה נאס"א כי טלסקופ החלל האבל זיהה על אירופה סילוני מים אדירים, המגיעים לגובה של 200 ק"מ מעל פני השטח^[3].

פני השטח מתחלקים לשניים:

מישורי קרח בעלי אלבדו גבוה.
אזור לא מישורי ולו אלבדו נמוך.

הצבעים באזור הלא מישורי הם שילוב של קרח מופשר למחצה ויונים של גופרית: הקרח המופשר למחצה מגיע מלמטה, עולה כלפי מעלה, ממלא סדקים וחודר לקרקע המכסה את פני השטח, ויוני הגופרית הם תוצר של הפעילות הגעשית של איו המוסע על ידי המגנטוספירה של צדק. בחצי הכדור הצפוני רואים כתמים אדמוניים ובורות שכל אחד מהם באורך 10 ק"מ, והם מכונים "נמשים". גודלן הזהה של תצורות אלה והמרווחים הזהים שביניהם, מעלים את האפשרות שקליפת הקרח של אירופה מתכווצת, וזה גורם לעליית קרח המים האדמומי המצוי מתחת לקליפת הקרח אל פני השטח, שעה שקרח קר יותר שוקע למטה.

מערכת הקווים

בצד שמאל יש סדק בקרח, בצד ימין יש אגמים תת-קרחיים, בתחתית התמונה רואים את האוקיינוס התת-קרחי, וברקע רואים את איו וצדק שגורמים להיווצרות הרצועות הקשתיות

מדענים סבורים כי מערכת הקווים הענפה המכסה חלקים נרחבים מפני השטח של אירופה הם חריצים במשטחי הקרח דרכם מפעפעים זרמים של קרח מופשר למחצה מעורב עם חומר סלעי, הקופאים על פני אירופה בשל הטמפרטורה הנמוכה על פני השטח. הרחבים שבסדקים הם ברוחב של כ-30 ק"מ, והארוכים שבהם באורך אלפי קילומטרים. הם יכולים להיות ישרים ומתעקלים ובמקומות רבים חוצים זה את זה. סך הכול מכסים הקווים בין 5% ל-15% מפני שטחו של הירח. לרובם מבנה רצועתי פשוט ועומקם אינו גדול מ-100 מטר. כל התצורות הקוויות של הירח תואמות ללחץ של נדידת הקטבים^{[דרושה הבהרה]}.

ישנם כמה סוגי סדקים:

רצועות כהות דמויות יתד

סדקים מחוספסים וכהים המצויים באזור קו המשווה. כיוון סדיקתם דרום מזרח והם בין הרחבים מכלל רצועות הסדקים של הירח. רוחב הסדקים אינו דועך בהדרגתיות אלא נקטע בצורה חדה. שולי הרצועות חדים, והחומר הממלא אותם הוא כהה יחסית, כך שתצורת היתד שלהם מובחנת. יש שאומרים שהתרחבות וסיבוב של גושים מהקרום שהיה קיים קודם להיווצרות גרמו להיווצרות הסדקים הללו, ויש שאומרים שהעתק הסטה אופקית (העתק חילוף) הם שעיוותו את קרום הירח ושסיבוב קל של פלטות הקרום פתחו מרווחים אשר לתוכם חדר מלמטה קרום מופשר למחצה מעורב עם חומר סלעי, וכך נוצרו את הרצועות.

רצועות משולשות

סדקים ששוליהם כהים ורצועות בהירות וצרות במרכזם. סדקים אלה בעלי היקף גלובלי. הרצועות המרכזיות הן למעשה קו רכס ובדרך כלל הן מתמזגות עם קו רצועתי חום. מכיוון שהסדקים חוצים זה את זה אפשר להסיק שלשדות הלחץ היו כיוונים שונים ולגלות את גילם היחסי, כלומר איזה סדק קדם לאיזה סדק.

בדרך כלל הרצועות המשולשות נעלמות כאשר הן נבלעות בתוך קרקע חומה, והמשמעות היא שהן עתיקות יותר מהקרקע החומה: בתקופת היווצרותה, הקרקע החומה מחקה את מקטע הרצועות המשולשות שהיה קודם לכן במקום זה, או שהתכונות הפיזיקליות של קרקע זו שונות עד כדי מניעת היווצרותם של סדקים במקום.

רצועות אפורות

הרצועות נחצות על ידי תצורות אחרות ונחשבות לעתיקות. הן מצויות בחצי הכדור הדרומי של הירח והן מבין הרצועות הרחבות ביותר שלו, מכיוון שהן מתוחמות לאזור מסוים. הרושם הוא שהן תוצר של טקטוניקה מקומית.

רצועות קשתיות

סדקים אלה הם שרשראות של רצועות קשתיות, קשתות באורך 100 ק"מ כל אחת, זו בעקבות זו. הרצועות הפשוטות ביותר הן הרכסים הכפולים, שהם למעשה תצורה של סדקים בראשית היווצרותם, והרצועות המורכבות יותר הן הרחבה של הליתוספירה (כמו הTynia Linea והAstypella Linea בתחילת היווצרותו).

סדקים אלה נוצרו בהשפעת הגאות של צדק, איו וגנימד: המשרעת והכיוון של שיא הגאות משתנים במהלך 85 השעות בהן הירח מקיף את צדק, וגורמים לגובה קליפת הקרח להשתנות ב-30 מטר במהלך חצי יממה-42.5 שעות. כאשר עוצמת המתיחה של הקרח מגיעה לשיאה, נוצר סדק באזור שבו עוצמת המתיחה הכי גדולה והוא מתחיל להתפשט. הסדקים מתפשטים לאורך האזורים שהייתה בהם את עוצמת המתיחה הכי גדולה ואחר כך עברה מקום בשל שינויים בשדה הלחץ הן במשרעת והן בכיוון. ההתפשטות יכולה לבוא בעקבות תנועת העיקום, עד שנוצר בה לחץ מתיחה שאינו חזק דיו כדי להמשיך את ההתפשטות, וההתפשטות נעצרת. תהליך זה יכול להימשך מספר שעות עד לרגע בו לחץ המתיחה מתחזק שוב: ההתפשטות מתחזקת לכיוון החדש של שדה הלחץ, וצורת הסדק מקבלת בשל כך צורה של חוד חרמש. בהשוואה לתהליכים גאולוגיים מוכרים אשר בהם תצורות הנוף השונות מתפתחות במשך מאות שנים, סדקי מתיחה אלה מתפתחים במהירות: משך התפתחותה של רצועה קשתית הוא 3.5 ימים - משך ההקפה של אירופה את צדק.

תצורות גאולוגיות נוספות

מכתשים

מכתשים אינם שכיחים באירופה; סך הכל נספרו על פניו 28 מכתשים, שהגדול ביניהם הוא Pwyll שקוטרו 24 ק"מ, גובה דפנותיו 500 מטר ובמרכזו בליטה בקוטר 5 ק"מ. מאחר שבליטות במרכז מכתשים הן חומר שמועלה ממעמקים, סביר להניח שהמטאוריט שיצר מכתש זה לא יכול היה לחדור דרך קליפת הקרח עד לשכבת המים הנמצאת מלמטה. בהסתמך על מודל שנבנה, ההערכה היא שעומק הקרום באזור זה הוא לפחות 3–4 ק"מ. קוטר כל שאר המכתשים מאות מטרים ופחות. ישנן גם תצורות הנראות כמו שרידים של מכתשים (כמו תצורת Tyre Macula שקוטרה 40 ק"מ ומסביבה לפחות 5–7 טבעות קונצנטריות). המספר הקטן של המכתשים, על פי הגישה המקובלת, מעיד על כך שאירופה עדיין פעיל מבחינה גאולוגית וכי פני הקרקע כל הזמן משתנים; גילה של הקרקע באירופה הוא מיליוני שנים ספורות.

רכסים

על אירופה מצויים רכסים רבים וחלקם חוצים אחד את השני. הם יכולים להיות כפולים, משולשים, או יותר, וישנם כאלה המקבילים אחד לשני, שביניהם מצויות רצועות כהות עם קצה דמוי נוצות. הארוכות שברצועות הן באורך חצי ירח. ישנם 3 סוגי רכסים:

רכסים הנוצרים על ידי הגאות החזקה הפועלת באופן קבוע על הירח: כאשר כוחות גאות גורמים לעליית קרח טרי מתחת לפני השטח, מי אוקיינוס חדשים וקפואים נדחפים אל מעל לפני השטח, מקום בו הם מועשרים באיטיות בחמצן. משעה שרכסים עולים על פסגות רכסים קודמים, הרכסים הקודמים המעורבים במים עשירים בחמצן נדחפים כלפי מטה.
רכסים הנוצרים על ידי מתיחה בקרום הקרח: כאשר שתי פלטות נפרדות במקצת זו מזו, חומר חם עולה מלמטה, קופא ויוצר רכס.
רכסים הנוצרים על ידי דחיסת שתי פלטות זו כנגד זו: כאשר הפלטות נפגשות הן מתקמטות ונוצר רכס.

כיפות קרח

על פני אירופה מצויות כיפות קרח גדולות ומנגנון יצירתם אינו ברור לגמרי. ההערכה היא שהן תוצר שילובם של שני גורמים – עלייה לפני השטח של קרח חם מקליפת הקרח, והימצאות כמויות קטנות של נתרן כלורי וחומצה גופרתית במעטפת הקרח.

עדויות לפעילות געשית

על אירופה לא נצפתה באופן ישיר שום פעילות געשית. עם זאת, אין לשלול את האפשרות שפעילות כזו התרחשה בעבר. ישנן כמה עדויות לפעילות געשית: זרימת קרח ושריטות כהות בחלק מהסדקים נראות כמו שרידים של גייזרים או של הרי געש שהיו פעילים בעבר. יכול להיות שאפילו היום ישנה פעילות של הרי געש תת-מימיים השולחים גלי חום, ממסים את קליפת הקרח של הירח ובאים לידי ביטוי בצורה של כתמים חומים (כמו הכתמים שבRhadamanthys Linea) וגושי קרח המוקפים על ידי מישורים חלקים. ישנם אזורים שבהם יש פעילות תת-קרקעית שמוציאה מתוך פנים הירח גז ושברי סלעים, הגורמת לשוליים מפעפעים (כמו בBellus Linea).

תצורות דמויות טקטוניקה

מבט פנורמי על קרום הקרח של אירופה מראה שבמקומות רבים הוא סדוק ופעלו עליו תהליכים רבים האופייניים לטקטוניקת פלטות. על פי אחת ההשערות, מי שתרם לכך בצורה משמעותית הוא צדק עצמו: מצדק באים כוחות גאות חזקים הסודקים את פני השטח ויוצרים מערך של פלטות טקטוניות. בנוסף לכך, כשסדקים בקרח נפתחים, עולים מים מתחת לפני השטח, וכשהם נסגרים הם מתיזים כמות גדולה של מים קפואים מעל לפני השטח. ישנם כמה סוגי תצורות דמויי טקטוניקה:

תצורות הדומות לשברי העתק (כמו בקו השבר Astypa Linea).
תצורות שבהם רואים נקודת פיתול בקו השבר (בדומה לשבר סן אנדיראס בארצות הברית).
גושים ענקיים של הקרום שנותקו מסביבתם, סובבו ועכשיו הם גולשים על קרח דק.
גושים ענקיים הצפים כמו קרחונים בחומר נוזלי יותר.

קטבים מגנטיים

באירופה יש שני שקעים קשתיים, כל אחד באורך מאות קילומטרים וברוחב 40 ק"מ. קטבים אלה יוצרים שני מעגלים ענקיים כמעט זהים באורך אלפי קילומטרים. הם נמצאים כל אחד בדיוק בצד השני של הירח, מוסטים מקו המשווה ומהציר אירופה- צדק, מכיוון שהם תוצרים של הקטבים המגנטיים של אירופה.

אגמים

באירופה ישנם אגמים גדולים הנמצאים מתחת למעטה הקרח, אך מעל האוקיינוס התת-קרחי. האגמים בעלי נפח דומה לזה של הימות הגדולות שבצפון אמריקה והם נראים מעל לפני השטח כשתי תצורות עגולות. האגמים נוצרו בידי מנגנונים המערבים חילופים משמעותיים בין מעטפת הקרח והאגמים התת-קרקעיים. תהליכים דומים נצפו על כדור הארץ – במדף הקרח ומתחת לקרחונים המכסים הרי געש.

"האגמים הגדולים" של אירופה, כפי שהם עשויים להיראות.

האוקיינוס התת-קרחי

ישנו אוקיינוס המורכב ממים מלוחים מתחת לפני השטח של אירופה. אוקיינוס זה עמוק מספיק כדי לכסות את כל פני השטח של אירופה ולהכיל יותר מים נוזליים מאשר כל האוקיינוסים בכדור הארץ גם יחד. ואולם, בשל היותו רחוק מהשמש, פני השטח של האוקיינוס קפואים לחלוטין. מרבית המדענים סבורים שעוביו של מעטה הקרח מגיע לעשרות קילומטרים. המדענים הסיקו את קיומו ממספר גורמים:

על פני השטח של הירח רואים סדקים רבים השוברים את הקרום לפלטות באורך 30 ק"מ בממוצע כל אחד. חלק מהפלטות נותקו מסביבתן וסובבו לכיוונים שונים, ונראה שתנועת הפלטות עברה סיכה על ידי קרח רך או מים נוזליים מלמטה.
פלטות הקרח דומות לגושי הקרח על כדור הארץ באוקיינוסים הארקטיים עם הפשרתם באביב, ונראה שפלטות הקרח על אירופה צפות כקרחונים.
באירופה נצפו זרמים חשמליים, אף על פי שקרח אינו מוליך חשמלי טוב, והאפשרות הסבירה ביותר היא מים מלוחים.
באירופה התגלו מינרלים שונים, שחלקם הכיל מולקולות מים.
סמוך לסדקים שבפני השטח נמצאו משקעי מלח.
בכתמים שונים שעל פני השטח נמצא מגנזיום סולפט (MgSO4), שמצוי על כדור הארץ בשכבות אגמים שהתייבשו.

אטמוספירה

לאירופה יש אטמוספירה דלילה המורכבת בעיקר מחמצן. על אף שהאטמוספירה דקה, יש לה גם יונוספירה. מקורה של היונוספירה בקרינה האולטרה סגולה של השמש או בחלקיקים אנרגטיים מהמגנטוספירה של צדק: חלקיקים טעונים מהמגנטוספירה של צדק פוגעים בקרקע הירח בעוצמה רבה ומיננים מולקולות מים. צפיפותה המקסימלית של היונוספירה היא 10,000 אלקטרונים לסמ"ק.

חיים

אירופה נחשב למקום מבטיח לקיום חיים חוץ ארציים. באוקיינוס התת-קרקעי קיימים שני התנאים ההכרחיים לקיום חיים: מים נוזליים ואפשרויות להפקת אנרגיה בתהליכים ביוכימיים. לפיכך מתוכננות משימות חקר רובוטיות לבדיקת האוקיינוס התת-קרקעי. מי האוקיינוס התת-קרקעי חמימים ומכילים מינרלים וחומרים היכולים לשמש למזון, שמאפשרים באופן תאורטי את התפתחותן של צורות חיים פשוטות, כמו בקטריות, המתבססות על חילוף חומרים ללא חמצן (כמו שיש באגם ווסטוק). בשכבות המים העליונות יכולות אפילו להיווצר אצות (אבל לא בהיקף גדול כמו בכדור הארץ) בשל הסדקים בשכבת הקרח.

לעומת זאת, חלק מהמדענים חושבים שאין סיכוי רב לקיום חיים באירופה. לפי דעתם, העובדה שיש בתוך הקרח כמויות גדולות של חומצה גופרתית יש בה כדי לשלול קיומם של חיים שם, שכן חומצה גופרתית היא חומר רעיל אפילו בשביל בקטריות זוללות חומצה. מאידך גיסא, טיעון נגד הוא שהחומצה הגופריתית היא מחמצן מוכר, ויכולה לסייע בהפקת אנרגיה מתרכובות.

מחקר

מיפויו של הירח נעשה באמצעות מכלול התצלומים של חלליות הוויאג'ר, הגליליאו והניו הורייזונס. התצלומים הראשונים שהגיעו מחלליות הוויאג'ר אישרו תצפיות טלסקופיות שחלקים נרחבים מפני הירח מכוסים בקרח מים. חלליות הוויאג'ר הבחינו גם בקטבים המגנטיים. מצלמות הגליליאו שהן בעלות רזולוציה גבוהה מאלה של חלליות הוויאג'ר איפשרו להבחין בסוגים שונים של הרצועות: המדידות שנעשו על ידי הוויאג'רים לא היו מדויקות מכיוון שהרזולוציות היו נמוכות - רזולוציה מרחבית של 900 קילומטר לפיקסל, אבל המדידות שנעשו על ידי הגלילאו היו אפקטיביות יותר הודות לרזולוציה גבוהה יותר - 80–200 ק"מ לפיקסל. החללית גלילאו של נאס"א ששוגרה מהמעבורת אטלנטיס ב-1989 לצדק, הביאה במסעה לתגליות רבות וסיפקה למדענים נתונים למחקר שיארוך עשרות שנים. גלילאו חקרה את צדק וכמה מירחיו. אחת התגליות החשובות של הגליליאו הייתה קיומו של אוקיינוס המורכב ממים מלוחים מתחת לפני השטח של אירופה. על אף שעד לשנת 2007 אירופה נחקר רק על ידי גשושיות שעברו בסמוך אליו, התכונות המסתוריות של אירופה היו הבסיס לכמה הצעות מחקר שאפתניות:

הגשושית JIMO של נאס"א שלא שוגרה לבסוף, הייתה אמורה לסקור את אירופה, גנימד וקליסטו.

הדמיה של החללית JIMO
חללית שתשתמש בירח אירופה כגלאי חלקיקי נייטרינו אנרגטיים.
חללית כפולה שתשוגר על ידי סוכנות החלל האמריקאית וסוכנות החלל האירופית ב-2016 לחקור את אירופה.

נאס"א מתכננת לשגר בשנת 2024 גשושית בשם קליפר אירופה (אנ') שתיכנס למסלול סביב צדק ותחקור את אירופה באמצעות 45 יעפים בקרבתו. הגשושית לא תיכנס למסלול סביבו עקב הקרינה העזה בקרבת צדק, שתקצר באופן משמעותי את חיי המשימה. נאס"א שוקלת גם להוסיף למשימה, או לשגר כמשימה נפרדת, נחתת אירופה (אנ') בשנת 2025–2030.^[4].

גם סוכנות החלל האירופאית מתכננת לשגר משימה בשנת 2023 אל עבר הירח אירופה (שני יעפים), JUICE, אך זו תתמקד בשני הירחים הקרחיים האחרים של צדק - קליסטו ובמיוחד בגנימד^[5].

לאירופה יש פרופיל תקשורתי גבוה בגלל האפשרות שיש עליו חיים, וקיימת פעילות שדלנות קבועה על מנת להבטיח את המשך המחקר עליו.

לקריאה נוספת

Greenberg, Richard (2005). Europa - The Ocean Moon: Search For An Alien Biosphere. Springer. ISBN 3540224505.
Bagenal, Fran; Dowling, Timothy Edward; McKinnon, William B (2004). Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere. Cambridge University Press. ISBN 0521818087.
Rothery, David A. (1999). Satellites of the Outer Planets: Worlds in Their Own Right. Oxford University Press US. ISBN 019512555X.
Harland, David M. (2000). Jupiter Odyssey: The Story of Nasa's Galileo Mission. Springer. ISBN 1852333014.