Europa’dan gelen radar yankıları buzun altındaki sırları açığa çıkarıyor

Bilim adamlarından oluşan bir ekip, Jüpiter’in yörüngesindeki okyanus dünyası Europa’nın bugüne kadarki en kapsamlı radar çalışmasını gerçekleştirmek için NASA’nın Goldstone Güneş Sistemi Radarını ve ABD Ulusal Bilim Vakfı Green Bank Teleskobunu (NSF GBT) kullandı. Ekip, 2011 ile 2024 yılları arasında Europa’ya 3,5 santimetre (1,4 inç) radyo dalgalarıyla tekrar tekrar “ping” göndererek, ayın radar sinyallerini nasıl yansıttığını ölçtü ve buzlu yüzeyinin radyo enerjisini kayalık dünyalarda görülmeyen alışılmadık derecede güçlü ve karmaşık bir şekilde dağıttığını doğruladı.

Jüpiter’in büyük uydularından üçü (Europa, Ganymede ve Callisto) bilim insanları için özellikle ilgi çekicidir çünkü buzlu dış kabukları vardır ve bunların altında sıvı su okyanuslarını sakladıkları düşünülmektedir. Bu üçü arasında Europa, Dünya’nın ötesinde yaşanabilir ortamlar arayışında öncelikli hedeflerden biri. Jeolojik özellikler, buz kabuğunun ve alttaki okyanusun nasıl etkileşime girdiğine dair ipuçları sağlar, ancak bu özellikler yalnızca yüzeyde veya yüzeyin yakınında neler olduğunu ortaya çıkarır.

California Los Angeles Üniversitesi’nde Profesör Jean-Luc Margot ile birlikte çalışan yüksek lisans öğrencisi Tunhui (Tina) Xie şöyle açıklıyor: “Radar kolayca görülebilen şeyin altını araştırıyor çünkü radyo dalgaları buza nüfuz edebilir ve buzun iç yapısı ve saflığı hakkında bilgi taşıyabilir.”

Gözenekli buzdan radar yankılanıyor

Bu yeni gözlemler, Europa’nın radar “albedo”sunun (radarlara ne kadar parlak göründüğünün bir ölçüsü) tipik gezegen ve asteroitlerinkinden çok daha yüksek olduğunu gösteriyor. Geri dönen radar sinyaline, iletilen ışınla aynı dairesel polarizasyon hakimdir; bu, temiz, gözenekli buzun içindeki çoklu saçılımın ayırt edici özelliğidir. Bu özellikler, radyo dalgalarının teleskopa dönmeden önce buzun içinde sıçrayarak yankıyı önemli ölçüde arttırdığı “tutarlı geri saçılım karşıt etkisi” olarak bilinen bir açıklamayı güçlü bir şekilde desteklemektedir.

Ekip, Europa’yı Goldstone iletim ve hem Goldstone hem de NSF GBT alma ile bistatik bir konfigürasyonda gözlemlediğinden, tutarlı geri saçılım etkisinin verici, ay ve alıcı arasındaki açıya göre nasıl değiştiğini de test edebildi. Ekip, açı arttığında bile Europa’nın radar parlaklığının kabaca sabit kaldığını buldu; bu, parlak geri saçılım “zirvesinin” örneklediği açı aralığından daha geniş olması gerektiğini ve radyo dalgalarının emilmeden önce yayıldığı derinliğe bir sınır koyması gerektiğini ima etti.

Bu derinlik sınırı, Europa’nın buzunun ne kadar şeffaf olduğuna dair yeni bir kısıtlama getiriyor ve bilim adamlarının, bu ayı daha ayrıntılı olarak incelemek üzere yola çıkan uzay aracından gelecek buza nüfuz eden radar verilerini yorumlamalarına yardımcı olacak.

Zaman içinde istikrarlı bir sinyal

Bu yeni yer bazlı sonuçlar, 1980’lerin sonlarında ve 1990’ların başlarında Europa’nın son büyük radar çalışmasından bu yana otuz yıllık bir boşluğu dolduruyor. Araştırmacılar, ölçümleri ile daha önceki sonuçlar arasında güçlü bir uyum buluyor; bu da Europa’nın birçok kayalık yüzeyden görülen ayna benzeri yansımalar yerine, çok yüksek radar yansıtıcılığı ve güçlü “yaygın” saçılımı olan bir nesne olduğu fikrini güçlendiriyor. Bu tutarlılık, Europa’nın radar özelliklerinin zaman içinde istikrarlı olduğuna ve Dünya tabanlı ve uzay aracı radar ölçümlerinin birleşik bir fiziksel çerçeve içinde yorumlanabileceğine olan güveni artırıyor.

Gözlem kampanyası uzun yıllara ve görüntüleme geometrilerine yayıldığı için ekip, Europa’nın radar parlaklığının bir yarıküreden diğerine mi yoksa boylamla mı değiştiğini sordu. Europa’nın diske entegre radar özelliklerinin, daha önceki gözlemlerle uyumlu olarak, ay döndükçe neredeyse sabit kalmasıyla istatistiksel olarak tutarlı olduğu bulundu.

Bununla birlikte, yazarlar verileri ön ve arka yarıkürelere ayırıp istatistiksel testler yaptıklarında, istatistiksel olarak kesin olmasa da, arka yarıkürenin bir polarizasyon durumunda biraz daha parlak olabileceğine dair bir ipucu gördüler. Gelecekteki verilerle doğrulanırsa, bu ince fark, Jüpiter’in manyetosferindeki yüklü parçacıkların buzu nasıl değiştirdiği veya radyo dalgalarını emen veya saçan küçük ölçekli yüzey yapılarının oluşumunu nasıl etkilediğiyle ilgili olabilir.

Avrupa görevleri için daha keskin araçlar

NSF NRAO’da radar projelerini destekleyen bir bilim adamı olan Will Armentrout, “NASA’nın Europa Clipper’ı gibi gelecekteki gezegen bilimi ve uzay uçuşu misyonları, bu tür radar biliminden yararlanabilir” diyor. “Green Bank Teleskobu’nun radar yetenekleri geliştikçe ve şu anda geliştirilmekte olan yeni teknolojilerle birlikte, bilim camiasına daha da fazla radar yeteneği sağlamayı sabırsızlıkla bekliyoruz.”

Bu haber, 16 Haziran Salı günü saat 10:15 PDT’de Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 248. toplantısında (AAS248) düzenlenecek basın toplantısında yer alacak.