ยูโรปา (ดาวบริวาร)

การค้นพบและตั้งชื่อ

ยูโรปาและดวงบริวารที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีอีกสามดวงได้แก่ ไอโอ แกนีมีด และ คาลลิสโต ถูกค้นพบในวันที่ 8 มกราคม ค.ศ. 1610 โดยกาลิเลโอ กาลิเลอี และไซมอน มาริอุส ยูโรปาถูกตั้งชื่อตามสตรีชนชั้นสูงชาวฟินิเชียในเทพปกรณัมกรีกชื่อ ยูโรปา ผู้เป็นราชินีของครีตและถูกซูสเกี้ยวพาราสี
กาลิเลโอค้นพบยูโรปาและดวงจันทร์กาลิเลี่ยนดวงอื่นครั้งแรกโดยใช้กล้องโทรทรรศน์หักเหแสงกำลังขยาย 20 เท่าที่มหาวิทยาลัยปาโดวาในวันที่ 7 มกราคม อย่างไรก็ตามกาลิเลโอยังไม่สามารถแยกไอโอกับยูโรปาได้เนื่องจากประสิทธิภาพของกล้องต่ำเกินไป ดาวบริวารทั้งสองจึงถูกบันทึกเป็นจุดแสงจุดหนึ่งเท่านั้น ไอโอกับยูโรปาถูกค้นพบว่าเป็นคนละดวงได้ในวันต่อมา
ยูโรปาถูกตั้งชื่อตามคนรักของซูสเหมือนกับดวงจันทร์แกลิเลี่ยนดวงอื่น ซึ่งในที่นี้คนรักนั้นคือ ยูโรปา ลูกสาวของกษัตริย์แห่งไทร์ โดยผู้ที่เสนอหลักการตั้งชื่อนี้คือ ไซมอน มาริอุส ที่เชื่อว่าน่าจะค้นพบดาวบริวารกาลิเลี่ยนทั้งสี่ด้วยเช่นกัน (แม้ว่ากาลิเลโอจะกล่าวหาว่าไซมอนเลียนแบบเขา) มาริอุสได้เสนอหลักการตั้งชื่อนี้ให้กับ โยฮันเนส เคปเลอร์
ในบทเรียนดาราศาสตร์ยุคแรกๆ ยูโรปาถูกเรียกว่าดาวบริวารดวงที่สองของดาวพฤหัสบดี หรือ Jupiter II ส่วนชื่อยูโรปาไม่ได้ถูกพูดถึงโดยทั่วไปจนกระทั่งกลางคริสต์ศตวรรษที่ 20

การโคจรและการหมุนรอบตัวเอง

ยูโรปาโคจรรอบดาวพฤหัสบดีโดยใช้เวลาเพียงสามวันครึ่งด้วยรัศมีวงโคจรประมาณ 670,000 กิโลเมตร และมีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจร เพียง 0.009 วงโคจรจึงมีลักษณะค่อนข้างกลม โดยมีความเอียงของวงโคจรอ้างอิงจากระนาบเส้นศูนย์สูตรฟ้าเล็กน้อย คือประมาณ 0.470 องศาเท่านั้น ยูโรปาการหมุนรอบตัวเองแบบสมวาร คือมีคาบการหมุนรอบตัวเองเท่ากับคาบการโคจรรอบดาวพฤหัสบดีเหมือนดาวบริวารกาลิเลียนดวงอื่นๆ ดวงจันทร์ยูโรปาจึงหันหน้าเข้าหาดาวพฤหัสบดีเพียงด้านเดียวเสมอ ทำให้มีจุดๆหนึ่งบนดวงจันทร์ยูโรปาที่สามารถมองเห็นดาวพฤหัสบดี ณ จุดจอมฟ้าพอดี เส้นเมริเดียนที่ลากผ่านจุดๆนี้ถูกกำหนดให้เป็นเส้นเมริเดียนปฐมของดวงจันทร์ยูโรปา อย่างไรก็ตามผลการค้นคว้าได้ระบุว่าการหมุนของดวงจันทร์ยูโรปาอาจไม่ใช่การหมุนสมวารเพราะดวงจันทร์ยูโรปาหมุนรอบตัวเองเร็วกว่าโคจรรอบดาวพฤหัสบดี ทำให้เกิดการกระจายที่ไม่สมดุลของมวลภายในดวงจันทร์ยูโรปาและการมีน้ำในรูปของเหลวอยู่ระหว่างเปลือกน้ำแข็งและแกนหินข้างใน
วงโคจรที่เบี้ยวไปเล็กน้อยของดวงจันทร์ยูโรปาเกิดจากการรบกวนทางแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์กาลิเลียนดวงอื่น ทำให้จุดที่มองเห็นดาวพฤหัสบดี ณ จุดจอมฟ้าของยูโรปาแกว่งไปเล็กน้อย เมื่อดวงจันทร์ยูโรปาเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดี แรงดึงดูดของดาวพฤหัสบดีจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ยูโรปาขยายตัวเข้าหาและออกจากดาวพฤหัสบดี เมื่อยูโรปาเคลื่อนห่างจากดาวพฤหัสบดี แรงดึงดูดของดาวพฤหัสบดีจะลดลง ทำให้ยูโรปากลับมาอยู่ในสภาพที่เป็นทรงกลมกว่า นอกจากนี้ดวงจันทร์ไอโอที่ส่งอิทธิพลกับความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของยูโรปาอยู่ตลอดเวลาก็ทำให้เกิดแรงไทดัลขึ้น ทั้งสองปรากฏการณ์นี้ทำให้ภายในยูโรปาเปลี่ยนแปลงและเกิดความร้อน และอาจส่งผลให้มีมหาสมุทรอยู่ในรูปของเหลวได้
นักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์รอยแตกบนพื้นผิวน้ำแข็งอันเป็นเอกลักษณ์ของยูโรปาว่าเกิดจากการที่ดวงจันทร์ดวงนี้เคยหมุนรอบตัวเองตามแกนที่เอียงมาก่อน หากสมมติฐานนี้เป็นจริง แกนที่เคยเอียงนี้จะสามารถอธิบายลักษณะพิเศษต่างๆบนดวงจันทร์ดวงนี้ได้หลายอย่าง เช่น ร่างแหของรอยร้าวขนาดมหึมาบนยูโรปาเป็นร่องรอยของความเค้นของพื้นผิวที่เกิดจากคลื่นขนาดยักษ์ของมหาสมุทรภายในดวงจันทร์ เนื่องจากการเอียงของยูโรปาส่งอิทธิพลต่อการคำนวณและวิเคราะห์ประวัติศาสตร์ในพื้นผิวน้ำแข็ง, ปริมาณความร้อนที่มหาสมุทรภายในสร้างขึ้น หรือแม้กระทั่งระยะเวลาที่มหาสมุทรเป็นของเหลว พื้นผิวของดวงจันทร์จำเป็นต้องยืดออกเพื่อทำให้เกิดสิ่งเหล่านี้ และการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวนี้ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดรอยแตกนั่นเอง

ลักษณะทางกายภาพ

ยูโรปามีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์ของโลกเล็กน้อย คือมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3,100 กิโลเมตร (1,900 ไมล์) มันเป็นดาวบริวารที่ใหญ่เป็นอันดับที่หกและวัตถุที่ใหญ่เป็นอันดับที่สิบห้าของระบบสุริยะ แม้ว่ายูโรปาจะมีมวลน้อยที่สุดในบรรดาดาวบริวารของดาวพฤหัส แต่ก็มีมวลมากกว่าดาวบริวารอื่นๆในระบบสุริยะที่เล็กกว่ามันรวมกัน ความหนาแน่นของยูโรปาบ่งบอกถึงองค์ประกอบพื้นฐานที่เป็นหินซิลิเกต คล้ายกันกับองค์ประกอบพื้นฐานของดาวเคราะห์ชั้นใน

โครงสร้างภายใน

เชื่อกันว่ายูโรปามีโครงสร้างชั้นนอกที่ประกอบไปด้วยน้ำหนาประมาณ 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) โดยที่ด้านบนของชั้นเป็นเปลือกน้ำแข็ง และมีน้ำซึ่งอยู่ในสถานะของเหลวอยู่ข้างใต้ ข้อมูลที่ถูกส่งมาจากยานอวกาศกาลิเลโอเมื่อไม่นานมานี้ระบุว่ายูโรปามีสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำผ่านทางการมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี แสดงว่ายูโรปามีโครงสร้างบางอย่างที่นำกระแสไฟฟ้าได้อยู่ใต้เปลือกชั้นนอก ซึ่งเป็นไปได้ว่าจะเป็นมหาสมุทรน้ำเค็ม เปลือกน้ำแข็งส่วนหนึ่งผ่านการหมุนมาแล้วเกือบ 80° โดยประมาณ (เกือบจะเป็นการพลิกกลับหัว) ซึ่งเกิดขึ้นได้ยากหากชั้นน้ำแข็งยึดติดกับชั้นแมนเทิลอย่างแน่นหนา ยูโรปาน่าจะมีแกนกลางเป็นโลหะเหล็ก

ลักษณะพื้นผิว

ยูโรปาเป็นหนึ่งในวัตถุที่เรียบที่สุดในระบบสุริยะ เนื่องจากมีลักษณะทางกายภาพขนาดใหญ่เช่นภูเขาหรืออุกกาบาตอยู่ไม่มาก อย่างไรก็ตาม มีทฤษฎีกล่าวว่าบริเวณเส้นศูนย์สูตรของยูโรปานั้นถูกปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งที่มีลักษณะแหลมเรียกว่า เพนิเทนเทส (Penitentes) สูงราว 10 เมตร ซึ่งเกิดจากการที่บริเวณดังกล่าวมีดวงอาทิตย์อยู่ในทิศเหนือศีรษะโดยตรง น้ำแข็งจึงละลายในแนวดิ่ง ร่างแหของเส้นที่ตัดกันเป็นเอกลักษณ์ของพื้นผิวของยูโรปาส่วนใหญ่จะเป็นลักษณะแอลบีโด (albedo features) ที่ชี้ให้เห็นถึงภูมิประเทศที่ต่ำ ยูโรปามีหลุมอุกกาบาตอยู่ไม่มากเพราะพื้นผิวของมันค่อนข้างแข็งแรงและยังใหม่อยู่ เปลือกน้ำแข็งของยูโรปาทำให้อัตราส่วนสะท้อนของมันอยู่ที่ 0.64 ทำให้มันเป็นหนึ่งในดาวบริวารที่มีอัตราการสะท้อนแสงมากที่สุดในบรรดาดาวบริวารทั้งหมด ซึ่งน่าจะชี้ให้เห็นได้ถึงพื้นผิวที่ใหม่และมีพลัง โดยพื้นผิวดวงจันทร์ยูโรปามีอายุประมาณ 20 ถึง 180 ล้านปีเมื่อคำนวณจากความถี่ของการถูกดาวหางพุ่งชน อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ยังไม่มีคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ที่สามารถอธิบายถึงลักษณะพื้นผิวของดวงจันทร์ยูโรปาทั้งหมดได้โดยสมบูรณ์
ระดับการแผ่รังสีบนพื้นผิวของยูโรปามีค่าเทียบเท่ากับการได้รับปริมาณรังสี 5400 มิลลิซีเวอร์ต (540 เรม) ต่อวัน ซึ่งเป็นปริมาณที่สามารถทำให้มนุษย์เกิดอาการเจ็บป่วยร้ายแรงถึงขั้นเสียชีวิตได้ภายในหนึ่งวัน

เส้นบนพื้นผิวดาว

ลักษณะทางพื้นผิวที่โดดเด่นที่สุดบนยูโรปาคือ ลิเนีย (lineae) หรือ ลายเส้นยาวจำนวนมากที่ครอบคลุมไปทั่วดาว จากการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดพบว่าขอบของรอยแตกมีการเคลื่อนที่อย่างสัมพันธ์กัน แถบเส้นที่มีขนาดใหญ่ที่มีระยะทางมากกว่า 20 กิโลเมตร (12 ไมล์) มักจะเกิดริ้วลายที่มืดขนานกันไป สมมติฐานที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดกล่าวว่าลิเนียบนยูโรปาอาจเกิดจากการปะทุอย่างต่อเนื่องของน้ำแข็งที่อุ่นกว่าภายใต้พื้นผิวดวงจันทร์ คล้ายกันกับการเกิดของเทือกเขาสมุทรบนโลก