Vorige week, op dinsdag 20 september, kondigde NASA aan dat ze een aantal interessante bevindingen hadden gedaan over Jupiter's ijzige maan Europa. Deze waren gebaseerd op beelden van de Hubble-ruimtetelescoop, waarvan de details de volgende week zouden worden vrijgegeven. Onnodig te zeggen dat sindsdien de wetenschappelijke gemeenschap en het grote publiek met ingehouden adem wachten.
Eerder vandaag (26 september) maakte NASA een einde aan het wachten en kondigde de Hubble-bevindingen aan tijdens een NASA Live-conferentie. Volgens het NASA-panel, dat bestond uit leden van het onderzoeksteam, onthulde deze laatste Europa-waarnemende missie het bewijs van pluimen van zout water dat uit het oppervlak van Europa kwam. Als dat waar is, zou dit betekenen dat de ondergrondse oceaan van de maan toegankelijker zou zijn dan eerder werd gedacht.
Met behulp van Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) -instrument voerde het team gedurende 15 maanden observaties uit van Jupiter en Europa in het ultraviolette spectrum. Gedurende die tijd passeerde Europa 10 keer voor Jupiter (verduisterde de gasreus).
En bij drie van deze gelegenheden zag het team wat leek op waterpluimen die uit de oppervlakte kwamen. Deze pluimen bereikten naar schatting tot 200 km (125 mijl) van de zuidelijke regio van Europa voordat ze (vermoedelijk) terug op het oppervlak regenden, waarbij waterijs en materiaal uit het interieur werden afgezet.
Het doel van de waarneming was om de mogelijk uitgebreide atmosfeer van Europa (ook bekend als exosphere) te onderzoeken. De methode die het team gebruikte was vergelijkbaar met de methode die werd gebruikt om atmosferen rond buitenzonne-planeten te detecteren. Zoals William Sparks van het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore (en de teamleider) uitlegde in een NASA-persbericht:
'De atmosfeer van een extrasolaire planeet blokkeert een deel van het achterliggende sterrenlicht. Als er een dunne atmosfeer rond Europa hangt, kan het een deel van het licht van Jupiter blokkeren, en we zouden het als een silhouet kunnen zien. En dus waren we op zoek naar absorptiefuncties rond het ledemaat van Europa terwijl het door het gladde gezicht van Jupiter ging. ”
Toen ze met dezelfde techniek naar Europa keken, merkten ze op dat kleine plekken op het oppervlak donker waren, wat wijst op de absorptie van UV-licht. Dit kwam overeen met eerder werk van Lorenz Roth (van het Southwest Research Institute) en zijn team van onderzoekers in 2012. Op dat moment ontdekten ze tekenen van waterdamp afkomstig uit de zuidelijke poolregio van Europa.
Zoals ze in een paper met hun resultaten - getiteld 'Transient Water Vapor at Europe's South Pole' - hebben aangegeven, vertrouwde het team van Roth ook op UV-waarnemingen die met de Hubble-telescoop werden gedaan. Ze constateerden een statistisch samenvallende hoeveelheid waterstof- en zuurstofemissies, en concludeerden dat dit het gevolg was van uitgestoten waterdamp die uit elkaar viel door de straling van Jupiter (een proces dat bekend staat als radiolyse).
Hoewel hun methoden verschilden, vonden Sparks en zijn onderzoeksteam ook bewijs van deze schijnbare waterpluimen, en op dezelfde plek niet minder. Op basis van de meest recente informatie van STIS bevinden de meeste schijnbare pluimen zich in het zuidelijke poolgebied van de maan, terwijl een andere zich in het equatoriale gebied lijkt te bevinden.
"Als we op een heel andere manier de hoeveelheid materiaal berekenen die nodig is om deze absorptiekenmerken te creëren, is het vergelijkbaar met wat Roth en zijn team hebben gevonden," zei Sparks. “De schattingen voor de massa zijn vergelijkbaar, de schattingen voor de hoogte van de pluimen zijn vergelijkbaar. De breedtegraad van twee van de pluimkandidaten die we zien, komt overeen met hun eerdere werk. ”
Een andere interessante conclusie die hieruit en uit de studie van 2012 kan worden getrokken, is de waarschijnlijkheid dat deze waterpluimen onderbroken zijn. Europa is in feite een wereld met een getijdenlot, wat betekent dat dezelfde kant altijd aan ons wordt gepresenteerd wanneer het door Jupiter gaat. Dit occus komt eens in de 3,5 dagen voor, waardoor astronomen en planetaire wetenschappers volop kijkmogelijkheden krijgen.
Maar het feit dat pluimen op sommige punten zijn waargenomen en niet op andere, lijkt erop te wijzen dat ze periodiek zijn. Bovendien probeerde het team van Roth een week nadat ze het hadden gemeld een van de pluimen te spotten die Sparks en zijn collega's hadden waargenomen. Ze konden deze veronderstelde waterbron echter niet vinden. Als zodanig lijkt het erop dat de pluimen, als ze er zijn, van korte duur zijn.
Deze bevindingen zijn om twee redenen enorm belangrijk. Aan de ene kant zijn ze verder bewijs dat er onder het ijzige oppervlak van Europa een warme, zoute oceaan bestaat. Anderzijds geven ze aan dat elke toekomstige missie naar Europa gemakkelijker toegang zou kunnen krijgen tot deze zoutwateroceaan.
Sinds de Galileo ruimtevaartuig een flyby van de Joviaanse maan heeft uitgevoerd, wetenschappers hebben geloofd dat een binnenzee onder het ijzige oppervlak van Europa ligt - een die twee tot drie keer zoveel water heeft als alle oceanen van de aarde samen. Echter, schattingen van de dikte van het ijs variëren van 10 tot 30 km (6-19 mi) dik - met een ductiele laag "warm ijs" die de totale dikte vergroot tot wel 100 km (60 mi).
Als u weet dat het water periodiek door spleten in het ijs het oppervlak bereikt, zou dit betekenen dat een toekomstige missie (die waarschijnlijk een onderzeeër zou omvatten) niet zo diep hoeft te boren. En aangezien de binnenzee van Europa wordt beschouwd als een van onze beste weddenschappen voor het vinden van buitenaards leven, is het zeker opwindend nieuws om te weten dat de oceaan toegankelijk is.
En het nieuws veroorzaakt zeker een groot deel van de opwinding bij de mensen die momenteel NASA's voorgestelde missie naar Europa ontwikkelen, die naar verwachting ergens in de jaren 2020 zal worden gelanceerd. Zoals Dr. Cynthia B. Phillips, een stafwetenschapper en de Science Communications Lead voor het Europa Project, via e-mail aan Space Magazine vertelde:
“Deze nieuwe ontdekking, die gebruik maakt van Hubble-ruimtetelescoopgegevens, is een intrigerend datapunt dat het idee ondersteunt dat er tegenwoordig actieve pluimen op Europa zijn. Hoewel het geen absolute bevestiging is, zijn de nieuwe Sparks et al. resultaat, in combinatie met eerdere observaties van Roth et al. (ook met HST maar met een andere techniek), komt overeen met de aanwezigheid van onderbroken pluimen die waterdamp uit het zuidelijk halfrond van Europa stoten. Dergelijke waarnemingen zijn echter moeilijk vanaf de aarde uit te voeren, zelfs met Hubble, en dus blijven deze resultaten niet doorslaggevend.
“Om de aanwezigheid of afwezigheid van pluimen op Europa te bevestigen en om vele andere mysteries van deze ijzige oceaanwereld te onderzoeken, is een speciaal ruimtevaartuig in het Jupiter-systeem nodig. NASA is momenteel van plan om een ruimtevaartuig met meerdere vliegvluchten naar Europa te sturen, dat Europa het komende decennium veel nauwe passen zal opleveren. Het krachtige pakket wetenschappelijke instrumenten van het ruimtevaartuig zal Europa's oppervlak en ondergrond in ongekende details kunnen bestuderen, en als er pluimen bestaan, zal het ze direct kunnen observeren en zelfs hun samenstelling kunnen meten. Totdat het Europa-ruimtevaartuig op zijn plaats is, blijven aardobservaties zoals de nieuwe Hubble-ruimtetelescoopresultaten onze beste techniek om de mysterieuze maan van Jupiter te observeren. "
Uiteraard was Sparks duidelijk dat deze laatste informatie niet geheel overtuigend was. Hoewel hij van mening was dat de resultaten statistisch significant waren en dat er geen aanwijzingen waren voor artefacten in de gegevens, benadrukte hij ook dat observaties in de UV-golflengte lastig zijn. Daarom is er meer bewijs nodig voordat iets definitief kan worden gezegd.
In de toekomst hopen we dat toekomstige observatie zal helpen het bestaan van waterpluimen te bevestigen, en hoe deze kunnen hebben bijgedragen aan het creëren van Europa's "chaos-terrein". Toekomstige missies, zoals NASA's James Webb Space Telescope (gepland voor lancering in 2018), kunnen de pluimactiviteit helpen bevestigen door de maan te observeren in infraroodgolflengten.
Zoals Paul Hertz, de directeur van de Astrophysics Division op het NASA-hoofdkantoor in Washington, zei:
"Dankzij de unieke mogelijkheden van Hubble kon het deze pluimen vangen, wat nogmaals het vermogen van Hubble aantoonde om waarnemingen te doen waarvoor het nooit was ontworpen. Deze waarneming opent een wereld van mogelijkheden en we kijken uit naar toekomstige missies - zoals de James Webb Space Telescope - om deze opwindende ontdekking te volgen. ”
Andere teamleden zijn Britney Schmidt, assistent-professor aan de School of Earth and Atmospheric Sciences van het Georgia Institute of Technology in Atlanta; en Jennifer Wiseman, senior Hubble-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Hun werk zal worden gepubliceerd in het nummer van 29 september van de Astrophysical Journal.
En geniet van deze video van NASA over deze opwindende vondst:
