बृहस्पति के चंद्रमा यूरोपा पर रसायन एक साथ कैसे प्रतिक्रिया कर रहे हैं, इस पर एक नया रूप नई अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है कि ठंडे तापमान के बावजूद चंद्रमा की बर्फीली परत में रासायनिक प्रतिक्रियाएं कैसे हो सकती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया है कि पानी और सल्फर डाइऑक्साइड एक साथ बहुत तेजी से प्रतिक्रिया करते हैं, यहां तक कि ठंड से सैकड़ों डिग्री नीचे के तापमान पर भी। क्योंकि प्रतिक्रिया विकिरण की सहायता के बिना होती है, यह पूरे यूरोपा की बर्फ की मोटी परत में हो सकती है। यदि ऐसा हो रहा है, तो यह इस चंद्रमा और शायद अन्य के रसायन विज्ञान और भूविज्ञान के बारे में वर्तमान सोच को नया रूप देगा।
यूरोपा का तापमान लगभग 86 से 130 केल्विन (माइनस 300 से माइनस 225 डिग्री फ़ारेनहाइट) है, और उन अत्यंत ठंडी परिस्थितियों में, अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए विकिरण या प्रकाश से ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यूरोपा पर, ऊर्जा बृहस्पति के विकिरण पेटियों के कणों से आती है। क्योंकि उनमें से अधिकांश कण सतह में एक इंच के केवल अंशों में प्रवेश करते हैं, यूरोपा के रसायन विज्ञान के मॉडल आमतौर पर वहीं रुक जाते हैं।
गोडार्ड वैज्ञानिक रेगी हडसन कहते हैं, 'जब लोग यूरोपा पर रसायन शास्त्र के बारे में बात करते हैं, तो वे आम तौर पर विकिरण द्वारा संचालित प्रतिक्रियाओं के बारे में बात करते हैं।' नासा गोडार्ड की एस्ट्रोकेमिस्ट्री लेबोरेटरी के रेगी हडसन ने कहा, 'एक बार जब आप यूरोपा की सतह से नीचे आ जाते हैं, तो यह ठंडा और ठोस होता है, और आप आमतौर पर उन परिस्थितियों में चीजों के बहुत तेजी से होने की उम्मीद नहीं करते हैं।'
'लेकिन रसायन विज्ञान के साथ हम वर्णन करते हैं,' मार्क लोफ्लर ने कहा, जो भूभौतिकीय अनुसंधान पत्रों में प्रकाशित होने वाले कागज पर पहले लेखक हैं, 'आपके पास 10 या 100 मीटर [लगभग 33 या 330 फीट] मोटी बर्फ हो सकती है, और यदि इसमें सल्फर है डाइऑक्साइड मिला हुआ है, तो आपकी प्रतिक्रिया होने वाली है।'
स्पेक्ट्रोस्कोपी से पता चलता है कि यूरोपा की बर्फ में सल्फर है, और खगोलविदों का मानना है कि यह बृहस्पति के चंद्रमा आयो के ज्वालामुखियों से उत्पन्न होता है, फिर आयनित हो जाता है और यूरोपा में ले जाया जाता है, जहां यह बर्फ में समा जाता है। लेकिन मूल रूप से, खगोलविदों ने सोचा था कि पानी की बर्फ और सल्फर के बीच ज्यादा प्रतिक्रिया नहीं हो सकती है।
लोफ्लर और हडसन ने एक उच्च-वैक्यूम कक्ष में चौथाई आकार के दर्पणों पर जल वाष्प और सल्फर डाइऑक्साइड गैस का छिड़काव किया। क्योंकि दर्पणों को लगभग 50 से 100 केल्विन (लगभग शून्य से 370 से शून्य से 280 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर रखा गया था, गैसें तुरंत बर्फ के रूप में संघनित हो गईं। जैसे ही प्रतिक्रिया आगे बढ़ी, शोधकर्ताओं ने पानी और सल्फर डाइऑक्साइड की सांद्रता में कमी और उत्पन्न सकारात्मक और नकारात्मक आयनों की सांद्रता में वृद्धि देखने के लिए इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया।
अत्यधिक ठंडे तापमान के साथ भी, अणु अपने बर्फीले रूपों में तेजी से प्रतिक्रिया करते हैं। '130 केल्विन [लगभग शून्य से 225 डिग्री फ़ारेनहाइट] पर, जो यूरोपा पर अपेक्षित तापमान के गर्म अंत का प्रतिनिधित्व करता है, यह प्रतिक्रिया अनिवार्य रूप से तात्कालिक है,' लोफ्लर ने कहा। '100 केल्विन पर, आप आधे दिन से एक दिन के बाद प्रतिक्रिया को संतृप्त कर सकते हैं। यदि वह तेज़ नहीं लगता है, तो याद रखें कि भूगर्भीय समय-सीमाओं पर-अरबों वर्ष-एक दिन पलक झपकते ही तेज़ होता है।'
प्रतिक्रिया का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने जमे हुए कार्बन डाइऑक्साइड को जोड़ा, जिसे सूखी बर्फ भी कहा जाता है, जो आमतौर पर यूरोपा सहित बर्फीले निकायों पर पाया जाता है। हडसन ने कहा, 'अगर जमे हुए कार्बन डाइऑक्साइड ने प्रतिक्रिया को अवरुद्ध कर दिया था, तो हम लगभग दिलचस्पी नहीं लेंगे,' क्योंकि तब प्रतिक्रिया शायद यूरोपा के रसायन शास्त्र के लिए प्रासंगिक नहीं होगी। यह एक प्रयोगशाला जिज्ञासा होगी। ” लेकिन प्रतिक्रिया जारी रही, जिसका अर्थ है कि यह यूरोपा के साथ-साथ गैनीमेड और कैलिस्टो, बृहस्पति के दो और चंद्रमाओं और अन्य स्थानों पर जहां पानी और सल्फर डाइऑक्साइड दोनों मौजूद हैं, पर महत्वपूर्ण हो सकता है।
प्रतिक्रिया ने सल्फर डाइऑक्साइड के एक-चौथाई से लगभग एक-तिहाई को विभिन्न उत्पादों में बदल दिया। 'यह इस रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए अप्रत्याशित रूप से उच्च उपज है,' लोफ्लर ने कहा। 'हम पांच प्रतिशत से खुश होते।'
क्या अधिक है, उत्पादित सकारात्मक और नकारात्मक आयन अन्य अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करेंगे। यह कुछ पेचीदा रसायन विज्ञान को जन्म दे सकता है, विशेष रूप से क्योंकि बिसल्फ़ाइट, एक प्रकार का सल्फर आयन, और इस प्रतिक्रिया के कुछ अन्य उत्पाद दुर्दम्य-स्थिर हैं जो काफी समय तक चलने के लिए पर्याप्त हैं।
यह नई खोज निश्चित रूप से यूरोपा के नए दूरस्थ अवलोकनों को यह देखने के लिए प्रेरित करेगी कि क्या किसी प्रतिक्रिया-आधारित उत्पादों के प्रमाण मिल सकते हैं।
स्रोत: जेपीएल