Europa trong năm phút: nó là gì?
Europa là vệ tinh nhỏ nhất trong bốn vệ tinh lớn quay quanh sao Mộc. Đường kính của nó khoảng 3.122 km, nhỏ hơn Mặt Trăng của Trái Đất một chút, và bề mặt là một lớp vỏ băng nước. Galileo Galilei phát hiện ra nó vào tháng 1 năm 1610, và về sau nó được đặt theo tên Europa, một công chúa trong thần thoại Hy Lạp.
Ngày nay Europa được quan tâm vì thứ có thể nằm bên dưới. Phần lớn các nhà khoa học hành tinh cho rằng dưới lớp băng có một đại dương nước mặn bao trùm toàn cầu, chứa lượng nước gấp khoảng hai lần tất cả đại dương của Trái Đất cộng lại. Nước là thứ đầu tiên sự sống cần, nên Europa là một trong những nơi tốt nhất để hỏi liệu ngoài Trái Đất có thể có sinh vật sống hay không. Chưa ai nhìn thấy trực tiếp đại dương đó, và cũng chưa ai tìm thấy sự sống. Phần còn lại của trang này phân biệt điều đã được đo đạc với điều mới chỉ là phỏng đoán có cơ sở. Để biết thêm về cả nhóm thế giới này, hãy xem các vệ tinh của sao Mộc.
Khoa học thực sự: chúng ta biết gì về Europa
Một lớp vỏ băng trẻ và nứt nẻ
Bề mặt Europa sáng, nhẵn và bị cắt ngang bởi những vết nứt tối dài gọi là lineae. Nó có rất ít hố va chạm, và đó là manh mối cho thấy bề mặt còn trẻ. Các ước tính cho tuổi của nó vào khoảng 40 đến 90 triệu năm, chỉ như một cái chớp mắt trong lịch sử Hệ Mặt Trời. Có thứ gì đó liên tục làm mới bề mặt này. Ở một số nơi, lớp băng trông như bị vỡ thành các khối trôi rời nhau rồi đóng băng lại với nhau. Dạng địa hình này gọi là địa hình hỗn loạn (chaos terrain), và Conamara Chaos là vùng nổi tiếng nhất. Bề mặt lạnh buốt, khoảng âm 160 °C ở xích đạo.
Vì sao các nhà khoa học nghĩ có đại dương
Bằng chứng mạnh nhất đến từ tàu quỹ đạo Galileo của NASA, hoạt động quanh hệ sao Mộc từ năm 1995 đến 2003. Từ kế của nó ghi nhận từ trường của sao Mộc bị nhiễu loạn quanh Europa theo cách phù hợp với một lớp chất lỏng mặn, dẫn điện nằm dưới lớp băng. Bề mặt trẻ và đầy vết nứt cũng khớp với bức tranh đó. Đây là bằng chứng suy luận, không phải bức ảnh chụp những con sóng.
Lớp băng dày bao nhiêu vẫn là câu hỏi mở. Các ước tính dao động từ khoảng 15 đến 30 km, còn đại dương bên dưới có thể sâu hàng chục km, thậm chí hơn 100 km. Những con số này đến từ mô hình và vẫn còn tranh luận. Tàu Juno của NASA bay qua Europa vào tháng 9 năm 2022 ở khoảng cách khoảng 350 km, và dữ liệu của nó đã được dùng để ước tính độ dày băng khoảng 29 km, sai số chừng 10 km, tại khu vực nó khảo sát.
Nhiệt đến từ đâu
Europa ở xa Mặt Trời nên ánh sáng mặt trời không thể giữ nước ở thể lỏng ở đó. Nhiệt đến từ lực hấp dẫn của sao Mộc. Quỹ đạo của Europa hơi bầu dục, và nó bị khóa trong một nhịp cộng hưởng với hai vệ tinh láng giềng: khi Ganymede quay một vòng thì Europa quay hai vòng và Io quay bốn vòng. Lực kéo đều đặn này khiến quỹ đạo không thể trở thành hình tròn hoàn hảo, nên sao Mộc liên tục nén và kéo giãn Europa như một quả bóng cao su. Sự biến dạng tạo ra ma sát và làm nóng phần bên trong. Hiện tượng này gọi là nhiệt triều (tidal heating), và cũng chính quá trình này tạo ra các núi lửa trên Io.
Các cột hơi nước, oxy và carbon dioxide
Từ năm 2012 đến 2016, các quan sát của Kính viễn vọng Không gian Hubble gợi ý có hơi nước phun lên gần cực nam của Europa, và việc xem xét lại dữ liệu cũ của Galileo về sau cũng chỉ theo hướng đó. Các cột hơi nước này chưa được xác nhận, và các nhóm nghiên cứu vẫn bất đồng. Năm 2023, Kính viễn vọng Không gian James Webb phát hiện carbon dioxide trên bề mặt tại một vùng tên là Tara Regio, và chất này có thể đến từ bên trong vệ tinh. Dữ liệu Juno được phân tích năm 2024 cho thấy bề mặt tạo ra oxy chậm hơn nhiều so với ước tính trước đây, khoảng 12 kg mỗi giây. Mỗi kết quả làm bức tranh thay đổi đôi chút, nhưng chưa kết quả nào chốt được vấn đề.
Europa có thể có sự sống không?
Các nhà khoa học thường nêu ba điều kiện cho sự sống như chúng ta biết: nước lỏng, một nguồn năng lượng, và các khối xây dựng hóa học như carbon, nitơ, phosphor và lưu huỳnh. Europa dường như có điều kiện thứ nhất. Nhiệt triều là nguồn năng lượng khả dĩ cho điều kiện thứ hai. Nếu đáy đại dương ấm, bằng đá và hoạt động hóa học, nó có thể giống các miệng phun thủy nhiệt dưới đáy biển Trái Đất, nơi các quần xã sinh vật phát triển mà không cần ánh sáng mặt trời. Điều kiện thứ ba là ẩn số lớn, vì chúng ta chưa biết trong đại dương của Europa hòa tan những chất gì.
Cũng có những trở ngại. Lớp băng dày, nên mọi sinh vật nếu có sẽ nằm dưới nhiều km băng. Các vành đai bức xạ của sao Mộc liên tục dội vào bề mặt, khiến lớp trên cùng rất khắc nghiệt. Bức xạ đó cũng phá vỡ nước thành oxy và các hóa chất khác, về nguyên tắc có thể chìm xuống đại dương và nuôi sinh vật, nhưng chưa ai biết lớp băng cho phép điều đó diễn ra tốt đến mức nào.
Câu trả lời thành thật cho câu hỏi “Europa có thể có sự sống không?” là điều kiện trông đầy hứa hẹn nhưng chưa có gì được chứng minh. Các nhà khoa học gọi Europa là có khả năng cư trú được, điều này khác với việc đã có sinh vật cư trú. Cho đến nay chưa có tàu vũ trụ nào mang thiết bị được chế tạo để phát hiện sự sống ở đó.
Bước tiếp theo: Europa Clipper và JUICE
Tàu Europa Clipper của NASA phóng ngày 14 tháng 10 năm 2024 bằng tên lửa Falcon Heavy. Tàu dùng lực hấp dẫn hỗ trợ từ sao Hỏa (tháng 3 năm 2025) và Trái Đất (dự kiến tháng 12 năm 2026) để tới sao Mộc vào tháng 4 năm 2030. Từ đó, tàu sẽ thực hiện khoảng 49 lần bay sượt qua Europa, có lần chỉ cách mặt băng 25 km. Tàu sẽ đo độ dày lớp băng, dò tìm đại dương bên dưới, nghiên cứu thành phần hóa học bề mặt và lập bản đồ địa chất, đồng thời giúp quyết định nơi một tàu đổ bộ trong tương lai có thể hạ cánh. Clipper được chế tạo để đánh giá liệu Europa có khả năng cư trú hay không, chứ không phải để tìm sinh vật sống.
Tàu thăm dò JUICE của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), phóng tháng 4 năm 2023, sẽ tới sao Mộc vào năm 2031. Mục tiêu chính của nó là Ganymede, nhưng tàu cũng sẽ bay sượt qua Europa hai lần.
Europa trong tiểu thuyết và phim ảnh
Vai trò nổi tiếng nhất của Europa trong văn học viễn tưởng đến từ Arthur C. Clarke. Trong tiểu thuyết 2010: Odyssey Two (1982), phần tiếp theo của 2001: A Space Odyssey, con người phát hiện sự sống trên Europa, và một thông điệp bí ẩn cảnh báo họ đừng hạ cánh xuống đó. Europa không đóng vai trò thực sự nào trong câu chuyện của cuốn đầu, vì vậy hãy đọc 2001 trước rồi mới đọc phần tiếp. Bộ phim Europa Report (2013) hình dung một sứ mệnh có người lái tới đại dương của vệ tinh này. Nhiều câu chuyện khác cũng mượn cùng ý tưởng: một vùng biển ẩn dưới lớp vỏ băng.
Những hiểu lầm phổ biến
- “Các nhà khoa học đã tìm thấy đại dương trên Europa.” Họ có bằng chứng gián tiếp mạnh, chủ yếu là dữ liệu từ trường và các đặc điểm bề mặt. Chưa có tàu vũ trụ nào lấy mẫu hay nhìn thấy chính khối nước đó.
- “Đã tìm thấy sự sống trên Europa.” Chưa hề. Europa là nơi đầy hứa hẹn để tìm kiếm, và hiện chưa hơn thế.
- “Các cột hơi nước của Europa đã được chứng minh.” Đó mới là gợi ý từ dữ liệu kính thiên văn và các số liệu tàu vũ trụ được phân tích lại, và vẫn còn tranh luận.
- “Có thể đi bộ trên Europa và đào xuống tới biển.” Lớp băng có thể dày nhiều km, và bức xạ gần bề mặt sẽ gây nguy hiểm cho con người chỉ sau vài giờ. Hiện không có kế hoạch đổ bộ nào.
- “Europa to bằng Trái Đất.” Nó nhỏ hơn Mặt Trăng của chúng ta một chút, dù đại dương của nó có thể chứa nhiều nước hơn các đại dương Trái Đất.
Đọc tiếp
- Europa Clipper: sứ mệnh sẽ thực hiện hàng chục lần bay sượt qua để kiểm chứng giả thuyết về đại dương.
- Các vệ tinh của sao Mộc: Europa so với Io, Ganymede và Callisto như thế nào.
- 2001: A Space Odyssey: cuốn tiểu thuyết mở đầu bộ truyện mà Europa góp mặt nổi tiếng.
