Een artistieke illustratie van waterpluimen die uit de ijskoude oceaan van Jupiter's maan Europa losbarsten.
(Afbeelding: © NASA's Conceptual Image Lab - Michael Lentz (USRA), Walt Feimer (KBRwyle), Bailee DesRocher (USRA) & NASA's Jet Propulsion Laboratory)
In 2012 ving de Hubble-ruimtetelescoop een glimp op van een vage materiaalpluim aan de zuidpool van de maan van Jupiter, Europa. Sindsdien heeft de maan een vage glimp van pluimen veroorzaakt, wat duidt op dat materiaal uit de ijzige binnenzee zou de ruimte in kunnen springen.
Nu, een nieuwe studie die afbeeldingen van de maan heeft gekamd om te zoeken naar tekenen van materiaal op het Europanlandschap, alleen om geen duidelijke aanwijzingen te vinden voor de uitbarstingen.
In 1995, NASA's Galileo-missie arriveerde bij het Jupiter-systeem en begon een gedetailleerde sonde van de gasreuzen en zijn manen, waaronder Europa. Europa werd ook bezocht door NASA's Voyager en het New Horizons ruimtevaartuig op weg naar buiten het zonnestelsel. Door gegevens te gebruiken die door alle drie de missies waren verzameld, kon Paul Schenk, een onderzoeker aan het Lunar and Planetary Institute in Houston, jagen op tekenen van veranderingen die erop zouden kunnen wijzen dat uitbarstend materiaal weer op het oppervlak was gevallen. De pluimen zelf kunnen helpen om informatie te onthullen over de oceaan die diep onder het ijs verborgen is.
"Pluimen op ijzige lichamen produceren meestal een reeks deeltjesgroottes", vertelde Schenk via e-mail aan Space.com. De zwaartekracht trekt de grootste en meest massieve deeltjes terug naar de oppervlakte. "Deze deeltjes verschillen op de een of andere manier altijd van het oppervlak, hetzij door samenstelling en kleur of door deeltjesgrootte en dus schijnbare helderheid", zei hij. 'Dus we verwachtten een soort abnormale helderheid of kleursignatuur te zien in de buurt van de bronnen, waar ze zich ook mochten bevinden.'
Maar Schenk vond geen variaties in helderheid of samenstelling die erop zouden kunnen wijzen dat oceaanmateriaal op het maanoppervlak terecht is gekomen.
Het verrassende gebrek aan variaties zou kunnen betekenen dat de pluimactiviteit relatief continu was gedurende de drie decennia van het in kaart brengen, waarbij de afgescheiden deeltjes na verloop van tijd met elkaar vermengden zonder duidelijke verschillen. Een andere optie is dat de pluimen "stealth" -afzettingen produceerden die niet zichtbaar waren met de beschikbare instrumenten. Ten slotte kunnen de pluimen zelf atypisch zijn, helemaal niet echt pluimen, maar iets dat op andere werelden ongezien is.
'We weten niet echt waarom we geen zien duidelijk teken van pluimen op Europa's oppervlak', Zei Schenk.' We zullen daarheen moeten gaan om erachter te komen. '
Aan de oppervlakte lijkt Europa nogal onopvallend, een grijs-witte wereld met sporen van intrigerende rode vlekken. De hele maan is bedekt met ijs en verbergt een oceaan eronder. De interactie van de oceaan met rotsachtige lagen eronder zou een toevluchtsoord kunnen zijn voor het leven om te evolueren, vooral als de oceanen ventilatieopeningen bevatten die warmte van binnenuit opwekken.
Sinds 2012 is Hubble te zien verschillende indicaties van explosieve activiteit als de maan is gepasseerd tussen de aarde en Jupiter. Tijdens sommige passages werd het licht van Jupiter geblokkeerd door damp die van het maanoppervlak ontsnapte.
Europa is niet de eerste maan waarvan bekend is dat hij explosieve pluimen heeft. De maan van Saturnus Enceladus staat bekend om het spuwen van materiaal uit zijn 'tijgerstreep'-spleten aan de zuidpool. NASA's Cassini-missie vloog door een van de uitbarstingen om een monster te krijgen van het materiaal, dat het ruimtevaartuig oorspronkelijk niet was ontworpen om te verzamelen en te onderzoeken.
Als NASA's Europa Clipper-missie arriveert in de jaren 2030 op de maan, zal het beter voorbereid zijn op pluimen. Het ruimtevaartuig zal de massaspectrometer voor planetaire exploratie / Europa (MASPEX) dragen, die gassen rond de maan verzamelt en al het pluimmateriaal analyseert dat in de ruimte kan vrijkomen. Om dit te doen, moet het ruimtevaartuig langs de regio's vliegen waar materiaal wordt verdreven. Het identificeren van die regio's voorafgaand aan de aankomst van het ruimtevaartuig zou het proces gemakkelijker maken.
Met behulp van de kaarten die door de drie missies zijn gemaakt, heeft Schenk nieuwe kaarten gemaakt die laten zien hoe het oppervlak zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld. Veranderende kenmerken zouden verschijnen als grotere donkere of heldere kenmerken die verschillen van het statische, onveranderlijke landschap op de maan. Maar de nieuwe kaarten onthulden geen grote veranderingen groter dan 30 mijl (50 kilometer) aan de oppervlakte.
Vervolgens onderzocht Schenk specifiek de kandidaat-pluimlocaties, regio's geïdentificeerd op basis van waar pluimen boven Europa waren gespot. De beelddekking voor de door Hubble geïdentificeerde zuidpoollocaties was slecht en er waren geen duidelijke kenmerken zichtbaar.
"Pluimen produceren mogelijk geen waarneembare afzettingen in bestaande beeldvorming", schreef Schenk in zijn paper, dat op 24 maart in de krant werd gepubliceerd Astrophysical Journal Letters. "Dit is mogelijk als de pluimen van Europa damp-alleen 'stealth-pluimen' zijn, maar het falen van waterdamp om in deeltjes te kristalliseren bij het uitblazen in de ruimte zou moeilijk te verklaren zijn."
Het verschil in grootte tussen geventileerde deeltjes en oppervlaktedeeltjes moet verschillend genoeg zijn om door het ruimtevaartuig te worden opgemerkt, zelfs als ze dun op de grond liggen. Als stealth-pluimen echter de norm zijn, kan mid-infrarood- of ultraviolet-mapping spectrometrie nodig zijn om ze te detecteren. Clipper zal een digitale camera bij zich dragen die gevoelig is voor ultraviolette golflengten en kan mogelijk de sporen herkennen.
De chaos van Europa
Puzzelende regio's bekend als chaos terrein kunnen mogelijk pluimen op korte termijn produceren en kunnen hun vingerafdrukken verbergen. Honderden chaosgebieden zijn verspreid over het maanoppervlak, met koepels en ijsbergachtige blokken. Terwijl de onderste laag oppervlakte-ijs wordt verwarmd door getijdeninteracties tussen Jupiter en Europa, buigt het oppervlak zichzelf vast en veroorzaakt het spanningsbreuken. Het ijs bovenop verzwakt en de korst knikt en zinkt en vormt grotere, gletsjerachtige blokken ijs.
Schenk zei dat deze gewelddadige gebeurtenissen voor korte tijd vloeibaar water aan de oppervlakte zouden kunnen blootstellen. Dat water zou kunnen afkoken om plaatselijke pluimen van bevroren waterdampkristallen te produceren. Er zijn vage aanwijzingen rond de terreinen die vingerafdrukken van de pluimen kunnen zijn.
'We kunnen dit misschien waarnemen op een schaal van enkele kilometers in de vorm van donkere halo's rond een chaos [terrein], maar we weten het niet zeker', zei Schenk.
Een andere mogelijkheid is dat de uitgestrekte kloven die zich over een lengte van meer dan 1000 kilometer over het Europese oppervlak uitstrekken, materiaal kunnen zijn. Af en toe bevatten de kloven dubbele richels met donkerrode materialen die de oppervlakken tot 10 km langs de zijkanten bedekken. Eerder onderzoek heeft gesuggereerd dat het gepolijste rode materiaal langs de flanken afkomstig kan zijn van explosieve ontluchting uit de afgrond, net zoals waterdampstralen uit de centrale spleten langs de dubbele richels van Enceladus.
"Als de donkerder roodachtige materialen die de dubbele ribbels op Europa flankeren, te wijten zijn aan het ventileren van pluimmaterialen zoals die op Enceladus, zouden ze spectaculair zijn geweest", zei Schenk. Tijdens uitbarstingen zouden de richels over het grootste deel van hun lengte materiaal hebben afgegeven, waardoor lange gordijnen van gas en deeltjes van enkele kilometers hoog in de ruimte boven elke bergkam zijn ontstaan, hoewel het onwaarschijnlijk is dat ze allemaal tegelijk explodeerden.
'Het zou best spannend zijn om daar in een ruimtepak naar deze gebeurtenissen te kijken langs bergkammen die over de horizon verdwijnen', zei Schenk.
De nieuwe resultaten onderstrepen de beperkte hoeveelheid en de lage kwaliteit van de beelden van de maan. Clipper is van plan een uitgebreide jacht op pluimactiviteiten uit te voeren, met hopelijk meer succes. Tot die tijd blijven de pluimen misschien een mysterie, zei Schenk.
'Wat er ook aan de hand is in Europa, we zijn er nog niet helemaal uit.'
- NASA's Europa Clipper-missie naar Jupiter's Icy Moon ruimt grote hindernis op pad om te lanceren
- Europa Report: Jupiter's Icy Moon Explained (Infographic)
- 6 meest waarschijnlijke plaatsen voor buitenaards leven in het zonnestelsel
