NASA के Webb ने बृहस्पति के चंद्रमा Europa की सतह पर कार्बन का स्रोत खोजा

• Europa की बर्फीली सतह पर पाए गए carbon dioxide के बाहरी टक्करकारी पिंडों से आने के बजाय भूमिगत महासागर से आने की संभावना अधिक है, जो जीवन की संभावना के आकलन के लिए एक अहम संकेत है
• Europa में खारा तरल महासागर और पथरीला समुद्री तल होने की बात ज्ञात है, लेकिन क्या उस महासागर में कार्बन जैसे आवश्यक रासायनिक तत्व मौजूद हैं, यह अब तक पुष्टि नहीं हुई थी
• carbon dioxide भूगर्भीय रूप से युवा Tara Regio में केंद्रित पाया गया, और सतही बर्फ में विक्षोभ भूमिगत महासागर और सतह के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान की संभावना को समर्थन देता है
• Webb का NIRSpec integral field unit 200 x 200 मील रिज़ॉल्यूशन पर Europa की सतह के स्पेक्ट्रा देता है, जिससे कुछ ही मिनटों के अवलोकन में रासायनिक पदार्थों के वितरण को सीमित किया गया
• इसी अवलोकन में water vapor plume का पता नहीं चला, लेकिन plume गतिविधि समय के अनुसार बदल सकती है, इसलिए उसके अस्तित्व की संभावना पूरी तरह खारिज नहीं होती

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Europa के भूमिगत महासागर और कार्बन के संकेत

• Europa को सौरमंडल के उन गिने-चुने पिंडों में माना जाता है जहाँ जीवन के अनुकूल परिस्थितियाँ हो सकती हैं
• पिछला शोध दिखाता है कि Europa की water-ice crust के नीचे खारा तरल महासागर और पथरीला समुद्री तल मौजूद है
• अब तक का मुख्य अनिश्चित प्रश्न यह था कि क्या उस महासागर में जीवन के लिए आवश्यक रासायनिक तत्व, खासकर carbon, मौजूद हैं
• Webb डेटा के विश्लेषण ने Europa की बर्फीली सतह के कुछ खास क्षेत्रों में carbon dioxide की पुष्टि की
  • इस carbon के उल्कापिंडों या अन्य बाहरी स्रोतों से आने के बजाय भूमिगत महासागर से आने की संभावना अधिक है
  • विश्लेषण के अनुसार यह भूगर्भीय रूप से हाल के समय में सतह पर जमा हुआ है
• यह खोज Europa के महासागर की संभावित habitability का आकलन करने में एक महत्वपूर्ण संकेत है

Tara Regio में केंद्रित carbon dioxide

• Webb ने पुष्टि की कि Europa की सतह पर carbon dioxide सबसे अधिक Tara Regio में वितरित है
• Tara Regio भूगर्भीय रूप से युवा और पुनः सतहीकृत chaos terrain क्षेत्र है
  • यहाँ सतही बर्फ विक्षुब्ध अवस्था में है
  • भूमिगत महासागर और बर्फीली सतह के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान हुआ हो सकता है
• Hubble Space Telescope के पिछले अवलोकनों ने Tara Regio में महासागर-उत्पत्ति वाले लवणों के प्रमाण दिखाए थे
• उसी क्षेत्र में carbon dioxide का मजबूत संकेंद्रण भी पाया गया, जो इस संभावना को समर्थन देता है कि carbon का अंतिम स्रोत अंदरूनी महासागर है

Webb के अवलोकन का तरीका और रिज़ॉल्यूशन

• दो शोध टीमों ने Webb के Near-Infrared Spectrograph NIRSpec के integral field unit डेटा का उपयोग करके carbon dioxide की पहचान की
• यह उपकरण मोड Europa की सतह पर 200 x 200 मील (320 x 320km) रिज़ॉल्यूशन के स्पेक्ट्रा प्रदान करता है
  • Europa का व्यास 1,944 मील है
  • इस रिज़ॉल्यूशन की मदद से यह पता लगाया जा सकता है कि कौन-से रासायनिक पदार्थ कहाँ मौजूद हैं
• carbon dioxide Europa की सतह पर स्थिर नहीं है
  • इसके भूगर्भीय रूप से हाल के समय में आपूर्ति किए जाने की संभावना अधिक है
  • इसका युवा भूभागों में केंद्रित होना भी इस व्याख्या को मजबूत करता है
• इस अवलोकन में प्रयुक्त Webb वेधशाला समय कुछ मिनटों के स्तर का था

water vapor plume की खोज के परिणाम

• Villanueva शोध टीम ने Europa की सतह से निकलने वाले water vapor plume के प्रमाण भी खोजे
• Hubble Space Telescope का उपयोग करने वाले शोधकर्ताओं ने 2013, 2016 और 2017 में plume की अस्थायी पहचान की रिपोर्ट दी थी
• नए Webb डेटा में plume activity के प्रमाण नहीं मिले
  • इस परिणाम से संभावित रूप से उत्सर्जित पदार्थ की दर पर कड़ा ऊपरी सीमा-मान तय किया जा सका
  • हालांकि यह non-detection plume के अस्तित्व को पूरी तरह खारिज नहीं करता
• plume गतिविधि परिवर्ती हो सकती है और उसके केवल कुछ समय पर दिखाई देने की संभावना बनी हुई है
• इस Webb अवलोकन के समय Europa पर plume का पता नहीं चला, इतना ही निश्चित है

आगे की खोज और शोधपत्र

• NASA अक्टूबर 2024 में Europa Clipper अंतरिक्ष यान प्रक्षेपित करने की योजना बना रहा है
  • Europa Clipper, Europa के पास से दर्जनों बार निकट उड़ान भरेगा
  • यह आगे जाँच करेगा कि क्या Europa पर जीवन के अनुकूल परिस्थितियाँ हो सकती हैं
• यह खोज NASA के Europa Clipper और ESA के Jupiter Icy Moons Explorer JUICE मिशन को जानकारी दे सकती है
• दो स्वतंत्र शोधपत्र 21 सितंबर को Science में प्रकाशित होने वाले हैं
• संबंधित शोधपत्र:
  • G. Villanueva et al. शोधपत्र
  • S. Trumbo et al. शोधपत्र

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Hacker News की टिप्पणियां

• अगर Europa से पानी से भरा कोई कंटेनर पृथ्वी पर लाया जाए, तो सोचता हूं क्या यह अरबों साल पहले किसी ग्रह-स्तरीय टक्कर के बाद पृथ्वी पर आया नए पानी का सबसे बड़ा भंडार होगा
  थोड़ा खोजने पर ऐसा विवरण मिला कि “आज पृथ्वी का पानी लगभग वही पानी है जो करीब 5 अरब वर्षों से यहां है, नया पानी बनाया नहीं गया, और उसका बहुत छोटा हिस्सा ही अंतरिक्ष में निकल गया”
  यह मेरा खास विषय नहीं है, लेकिन दिलचस्प विचार-प्रयोग है

  • कभी-कभी याद आता है कि लोगों के पास हमेशा विज्ञान की पृष्ठभूमि नहीं होती
    पानी के अणु अविभाज्य नहीं हैं, और कई जैविक प्रक्रियाएं हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को अलग करती या फिर से जोड़ती रही हैं; industrial processes भी ऐसा ही करती हैं
    इसलिए हवा में मौजूद ऑक्सीजन आदि से बनने वाला “नया पानी” काफी होता है, और धूमकेतुओं जैसे बर्फ-मिश्रित पिंडों की वजह से नया पानी, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन भी पृथ्वी पर अपेक्षाकृत अक्सर आते रहते हैं
  • “पृथ्वी का पानी लगभग वही है जो करीब 5 अरब वर्षों से है” यह बात बड़े स्तर पर सही हो सकती है, लेकिन कई industrial processes के byproduct के रूप में भारी मात्रा में पानी बनता है और उसे “नया” पानी माना जा सकता है
    हालांकि कुल पैमाने पर देखें तो मात्रा नगण्य ही है
  • धूमकेतु कभी-कभी गिरते हैं, और पृथ्वी हर साल अंतरिक्ष से करीब 5000 टन मलबा इकट्ठा करती है, इसलिए कभी-कभी कुछ टन पानी भी मिल जाता होगा
  • यह “नया पानी बनाना” की परिभाषा पर निर्भर करता है
    जमीन से crude oil निकालते समय hydrogen byproduct के रूप में निकलता है, और दूसरी industrial processes में भी कुछ ऐसा ही होता है
    वह hydrogen अगर वायुमंडल में oxygen के साथ जलकर पानी बन जाए, तो उसे नया पानी कहा जा सकता है
    सूर्य hydrogen का एक विशाल गोला है, और कोई बड़ा solar flare नए hydrogen atoms को पृथ्वी तक ला सकता है, जो oxidize होकर पानी बन सकते हैं
    https://www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/Solar_Flare_S...
  • hydrogen-oxygen rockets पृथ्वी पर लाखों gallons नया पानी बना चुके हैं, और petrol जलाने पर भी कुछ हद तक नया पानी बनता है

• इसे “NASA का Webb” कहा जाता है, लेकिन technically भले ही NASA इसका मालिक हो और मुख्य रूप से इसे operate करता हो, यह शुरुआत से ही international project के रूप में विकसित किया गया था
  https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope#Par...

  • मुझे America-केंद्रित नजरिया पसंद नहीं है, लेकिन यहां यह कुछ हद तक जायज लगता है। आखिर में ESA और CSA का भी बाकायदा उल्लेख है
    उस दस्तावेज के मुताबिक NASA की कुल लागत 9.7 अरब डॉलर अनुमानित है, और ESA व CSA का योगदान क्रमशः लगभग 70 करोड़ euro और 20 करोड़ Canadian dollars है
    मौजूदा exchange rate के हिसाब से Europe करीब 7.0%, Canada 1.5%, और अमेरिका 91.5% है, तो निष्कर्ष यह है कि Canada ने अच्छा किया

• Jupiter के किसी एक random moon पर इतना पानी क्यों है? और solar system के इसी आकार के rocky bodies में यह सब क्यों नहीं है?
  मुझे लगता है कि पृथ्वी के पानी से ज्यादा अजीब तो यह है

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Enceladus भी है, इसलिए पानी से भरपूर moon सिर्फ एक नहीं है
  • Planetary Radio के हालिया episode में इस विषय पर बात हुई थी, और कहा गया कि Io भी कभी water world रहा होगा
    https://www.planetary.org/planetary-radio/2023-lost-oceans-a...
    चट्टानें भी बहुत पानी consume कर सकती हैं। mineral structures के भीतर बहुत पानी absorb हो सकता है, इसलिए पानी को केवल सतही समुद्रों में नहीं, बल्कि किसी celestial body के अंदर कितना है, यह भी देखना चाहिए
  • solar system में पानी बहुत है। उदाहरण के लिए धूमकेतु ज्यादातर पानी ही होते हैं
  • सोचता हूं क्या पदार्थ अपने वजन या density के आधार पर अलग-अलग orbits में बैठकर accrete होने की प्रवृत्ति रखते हैं

• carbon dioxide की मौजूदगी का मतलब क्या है, यह सोचता हूं: 1) क्योंकि यह हमारे जैसी life के लिए जरूरी material है, 2) क्योंकि यह life का byproduct हो सकती है, या दोनों?

  • पहले के ज्यादा करीब है। carbon dioxide abiotic processes से भी बन सकती है और काफी stable होती है, लेकिन “जैसी life हम जानते हैं” उसके लिए जरूरी है
    अगर gaseous oxygen हो, तो वह दूसरा मामला होगा। वह बहुत reactive है, इसलिए अगर atmosphere में detect हो तो मतलब कोई activity उसे लगातार replenish कर रही है, और पृथ्वी पर यह काम life करती है
  • Mars के atmosphere में प्रति unit volume पृथ्वी से ज्यादा carbon dioxide है। वहां atmosphere लगभग नहीं के बराबर है, फिर भी ऐसा है, इसलिए life के byproduct वाली बात निश्चित रूप से सही नहीं है
  • carbon dioxide concentration में तेज बदलाव इस बात का संकेत हो सकता है कि life जैसी कोई चीज planet के molecules को rearrange कर रही है
    असल में मुझे लगता है कि aliens शायद लाखों साल से spectrographs के जरिए हमें observe कर रहे हों और अंदाजा लगा चुके हों कि हम यहां हैं

• Europa solar system की सबसे दिलचस्प जगहों में से है, जो कल्पना को उकसाती है। सचमुच सैकड़ों miles गहरे, घुप अंधेरे ocean में hydrothermal vents हैं, और यह life के लिए अनुकूल लगता है
  Europa के गहरे समुद्रों में घूमते leviathan-size alien lifeforms के बारे में सोचकर मैं बच्चे की तरह रोमांचित हो जाता हूं; पता नहीं सिर्फ मैं ही ऐसा हूं या नहीं

  • Europa Report फिल्म: https://www.youtube.com/watch?v=avzqYgtpdMQ मुझे अच्छी लगी
  • Arthur C. Clarke के उपन्यास में ऐसी पंक्ति है
    “ये सारे संसार तुम्हारे हैं — Europa को छोड़कर।”
    “वहां उतरने की कोशिश मत करना।”
    इसलिए हां। Clarke भी Europa को खास मानते थे
  • Enceladus को भी नहीं भूलना चाहिए। वहां विशाल ocean है, और इसका फायदा यह भी है कि वह विशाल geysers को अंतरिक्ष में उछालता है
    अगर हमारे solar system में ocean life वाले कम-से-कम 3 worlds हों, तो कमाल होगा
    https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/enceladus
  • phytoplankton न हों तो leviathan-size animals संभव होंगे क्या? hydrothermal vents शायद सूर्य की तुलना में बहुत कम energy देते होंगे; यह मेरे लिए भी अनजाना क्षेत्र है

• ऐसे माहौल में अगर एक भी सूक्ष्मजीव मिल जाए, तो इसका मतलब लगभग यह होगा कि ब्रह्मांड में जीवन आम है
  हालांकि लोगों को एक और बात समझनी चाहिए कि “जीवन” और “पूरी तरह विकसित बुद्धिमान जीवन” बहुत अलग बातें हैं

  • ऐसा नहीं है। पृथ्वी के पास होने की वजह से साझा पूर्वज या समान precursor chemical reactions साझा करने की संभावना कहीं अधिक है
  • अगर पृथ्वी के जीवन से साझा पूर्वज हो, तो बात बदल जाती है। उस स्थिति में भी फिर यह देखना होगा कि वह इस सौरमंडल में शुरू हुआ था या नहीं

• Linda Moulton-Howe ने “insider” गवाही को कवर किया था, जिसमें दावा किया गया था कि Europa के बर्फ से ढके समुद्र के नीचे ऑक्टोपस-नुमा प्रजाति रहती है
  Earthfiles का कौन-सा episode था, पता नहीं, लेकिन अगर सच हो तो दिलचस्प है

• क्या Webb Europa की तस्वीर ले सकता है?

  • जैसा दूसरों ने कहा, article में वही image है। Europa की वाकई अच्छी images देखने के लिए थोड़ा और इंतज़ार करना होगा
    NASA का Europa Clipper पृथ्वी के अलावा किसी global ocean वाले world की खोज के लिए पहला dedicated mission है, और इसे अक्टूबर 2024 में launch करके 2030 में Europa पहुंचाने की योजना है
    यह mission Europa की सतह और अंदरूनी हिस्से की जांच करेगा ताकि पता चल सके कि वहां जीवन को support करने वाली सामग्री है या नहीं, और Jupiter की परिक्रमा करते हुए Europa के लगभग 50 close flybys करेगा
    अगर बेहतर satellite photos देखना चाहते हैं, तो Juno की images भी देखी जा सकती हैं
  • NASA announcement में “Europa Carbon Dioxide Distribution” image NIRCam और NIRSpec IFU के साथ दी गई है, इसका मतलब है कि यह संभव है
  • सही। article में मौजूद NIRCam image Webb telescope से आई है
  • article में यह काफी सटीक लिखा है
    “दो teams ने Webb के Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) के integral field unit data का उपयोग करके carbon dioxide की पहचान की। यह instrument mode 1,944-mile diameter वाले Europa की सतह पर 200 x 200-mile (320 x 320-kilometer) resolution के spectra देता है, जिससे astronomers यह तय कर सकते हैं कि specific chemicals कहां मौजूद हैं।”
    NIRSpec पर Wikipedia article: https://en.wikipedia.org/wiki/NIRSpec
  • article में Webb द्वारा ली गई Europa की image है