Hoe bepaal je de dikte van een oceaan die je niet kunt zien, laat staan hoe zout het is? Europa, de zesde satelliet van Jupiter, zou een oceaan van vloeibaar water onder het ijskoude oppervlak hebben. We weten dit vanwege het opmerkelijk ongekraste oppervlak en de manier waarop het magnetische veld reageert met dat van Jupiter. Nieuwe resultaten die rekening houden met Europa's interactie met het plasma rondom Jupiter - naast het magnetische veld - geven ons een beter beeld van de dikte en samenstelling van de oceaan. Dit zal toekomstige robotonderzoekers helpen te weten hoe diep ze moeten tunnelen om de oceanen eronder te bereiken.
“We weten uit de door Galileo uitgevoerde zwaartekrachtmetingen dat Europa een gedifferentieerd lichaam is. De meest plausibele modellen van het interieur van Europa hebben een H2O-ijslaag met een dikte van 80-170 km. De zwaartekrachtmetingen vertellen ons echter niets over de toestand van deze laag (vast of vloeibaar) ', zegt Dr. Nico Schilling van het Institut für Geophysik und Meteorologie in Köln, Duitsland.
Het water in de oceaan van Europa - net als het water in onze eigen oceaan - is een goede geleider van elektriciteit. Wanneer een geleider door een magnetisch veld gaat, wordt er elektriciteit geproduceerd en deze elektriciteit heeft een effect op het magnetische veld zelf. Het is net wat er gebeurt in een elektrische generator. Dit proces wordt elektromagnetische inductie genoemd en de intensiteit van de inductie geeft veel informatie over de materialen die bij het proces betrokken zijn.
Maar Europa heeft echter niet alleen interactie met het magnetische veld van Jupiter; het heeft ook elektromagnetische interacties met het plasma rond Jupiter, het magnetosferische plasma genoemd. Hetzelfde gebeurt op aarde op een manier die heel bekend is: de aarde heeft een magnetosfeer en wanneer plasma dat van de zon komt in wisselwerking staat met onze magnetosfeer, zien we het prachtige Aurora Borealis-fenomeen.
Dit proces, dat met tussenpozen plaatsvindt terwijl Europa om Jupiter draait, heeft een effect op het inductieveld van de ondergrondse oceaan van de maan. Door deze metingen te combineren met de eerdere metingen van de interactie tussen Europa en het magnetische veld van Jupiter, konden de onderzoekers een beter beeld krijgen van hoe dik en hoe geleidend de oceaan van Europa is. Hun resultaten zijn gepubliceerd in een paper getiteld: Tijdsafhankelijke interactie van Europa met de joviaanse magnetosfeer: beperkingen op de geleidbaarheid van Europa's ondergrondse oceaan, dat verschijnt in de editie van augustus 2007 van het tijdschrift Icarus.
De onderzoekers vergeleken hun modellen van de elektromagnetische inductie van Europa met de resultaten van Galileo's magnetische veldmetingen en ontdekten dat de totale geleidbaarheid van de oceaan ongeveer 50.000 Siemens bedroeg (een maat voor elektrische geleidbaarheid). Dit is veel hoger dan eerdere resultaten, die de geleidbaarheid op 15000 Siemens plaatsten.
Afhankelijk van de samenstelling van de oceaan kan de dikte echter tussen de 25 en 100 km zijn, wat ook dikker is dan de eerder geschatte ondergrens van 5 km. Hoe minder geleidend de oceaan is, des te dikker moet hij zijn om rekening te houden met de gemeten geleidbaarheid, en dit hangt af van de hoeveelheid en het type zout dat in de oceaan wordt aangetroffen, dat nog onbekend is.
Rekening houdend met de interacties met het magnetosferische plasma zijn belangrijk bij het bestuderen van de samenstelling van planeten en manen.
Dr. Schilling zei: “De plasma-interactie beïnvloedt de metingen van het magnetische veld, maar niet b.v. de zwaartekrachtmetingen. Dus in elk geval in het Jupiter-systeem, waar magnetische veldmetingen werden gebruikt om informatie te krijgen van het interieur van de manen, moet de plasma-interactie worden overwogen. Een voorbeeld is bijvoorbeeld Io, waar de eerste flybys suggereerden dat Io mogelijk een intern dynamoveld heeft. Het bleek dat de gemeten magnetische veldverstoring geen intern veld was, maar werd gecreëerd door de plasma-interactie. ”
Europa en Io zijn echter niet de enige plek waar magnetische velden en plasma-interacties ons kunnen vertellen over de aard van het interieur van een planeet; deze zelfde methode werd ook gebruikt om de geisers van Enceladus, een van de manen van Saturnus, te detecteren.
"De eerste hints van een actief zuidpoolgebied kwamen van de metingen van het magnetische veld en de simulaties van de plasma-interactie, voordat Cassini de geisers daadwerkelijk zag", zei Dr. Schilling.
Met de ontdekking van hele ecosystemen op de bodem van oceanen hier op aarde - ecosystemen volledig afgesneden van zonlicht - geeft de ontdekking van oceanen op Europa wetenschappers hoop dat daar leven zou kunnen zijn. En deze nieuwe ontdekking helpt onderzoekers te begrijpen met wat voor soort oceaan ze te maken kunnen hebben.
Nu moeten we gewoon door de ijslaag naar beneden tunnelen en onszelf zoeken.
Bron: Icarus
