In de jaren zeventig werd het Jupiter-systeem verkend door een opeenvolging van robotmissies, te beginnen met de Pioneer 10 en 11 missies in 1972/73 en de Voyager 1 en2 missies in 1979. Naast andere wetenschappelijke doelstellingen legden deze missies ook beelden vast van Europa's ijzige oppervlaktekenmerken, wat aanleiding gaf tot de theorie dat de maan een binnenzee had die mogelijk leven zou kunnen herbergen.
Sindsdien hebben astronomen ook aanwijzingen gevonden dat er regelmatig uitwisselingen zijn tussen deze binnenzee en het oppervlak, waaronder bewijs van pluimactiviteit die door de Hubble-ruimtetelescoop. En onlangs bestudeerde een team van NASA-wetenschappers de vreemde kenmerken op het oppervlak van Europa om modellen te maken die laten zien hoe de binnenzee in de loop van de tijd materiaal uitwisselt met het oppervlak.
De studie, die onlangs verscheen in de Geofysische onderzoeksbrieven onder de titel "Band Formation and Ocean-Surface Interaction on Europa and Ganymede", werd uitgevoerd door Samuel M. Howell en Robert T. Pappalardo - twee onderzoekers van het NASA Jet Propulsion Laboratory. Voor hun studie onderzocht het team zowel Ganymedes als Europa om te zien wat de oppervlakte-eigenschappen van de manen aangeven over hoe ze in de loop van de tijd zijn veranderd.
Met behulp van dezelfde tweedimensionale numerieke modellen die wetenschappers hebben gebruikt om mysteries over beweging in de aardkorst op te lossen, concentreerde het team zich op de lineaire kenmerken die bekend staan als "banden" en "groefstroken" op Europa en Ganymedes. Men vermoedt al lang dat de kenmerken tektonisch van aard zijn, waar verse afzettingen van oceaanwater naar de oppervlakte zijn gestegen en bevroren zijn over eerder afgezette lagen.
De verbinding tussen deze bandvormende processen en uitwisselingen tussen de oceaan en het oppervlak is tot nu toe echter ongrijpbaar gebleven. Om dit aan te pakken, gebruikte het team hun tweedimensionale numerieke modellen om storingen en convectie van ijsschelpen te simuleren. Hun simulaties produceerden ook een prachtige animatie die de beweging van "fossiel" oceaanmateriaal volgde, dat oprijst uit de diepte, bevriest in de basis van het ijzige oppervlak en vervormt het na verloop van tijd.
Terwijl de witte laag bovenaan de oppervlaktekorst van Europa is, vertegenwoordigt de gekleurde band in het midden (oranje en geel) de sterkere delen van de ijskap. In de loop van de tijd zorgen zwaartekrachtinteracties met Jupiter ervoor dat de ijsschaal vervormt, waardoor de bovenste ijslaag uit elkaar wordt getrokken en er fouten in het bovenste ijs ontstaan. Onderaan is het zachtere ijs (groenblauw en blauw), dat begint te karnen als de bovenste lagen uit elkaar trekken.
Dit zorgt ervoor dat water uit de binnenzee van Europa, dat in contact staat met de zachtere onderste lagen van de ijzige schaal (weergegeven door witte stippen), zich vermengt met het ijs en langzaam naar de oppervlakte wordt getransporteerd. Zoals ze in hun paper uitleggen, kan het proces waarbij dit 'fossiele' oceaanmateriaal vast komt te zitten in de ijsschaal van Europa en langzaam naar de oppervlakte stijgt honderdduizenden jaren of langer duren.
Zoals ze in hun studie stellen:
“We zien dat er verschillende bandtypes ontstaan binnen een spectrum van extensieve terreinen die gecorreleerd zijn met de sterkte van de lithosfeer, die wordt bepaald door de dikte en cohesie van de lithosfeer. Verder zien we dat gladde banden gevormd in een zwakke lithosfeer de blootstelling van fossiel oceaanmateriaal aan het oppervlak bevorderen. ”
In dit opzicht fungeert dit fossiele materiaal, zodra het de oppervlakte bereikt, als een soort geologisch verslag, dat laat zien hoe de oceaan miljoenen jaren geleden was en niet zoals het nu is. Dit is zeker belangrijk als het gaat om toekomstige missies naar Europa, zoals NASA's Europa Clipper missie. Dit ruimtevaartuig, dat naar verwachting ergens in de jaren 2020 zal worden gelanceerd, zal de eerste zijn die uitsluitend Europa bestudeert.
Naast het bestuderen van de samenstelling van het oppervlak van Europa (die ons meer zal vertellen over de samenstelling van de oceaan), zal het ruimtevaartuig oppervlaktekenmerken bestuderen voor tekenen van huidige geologische activiteit. Bovendien wil de missie zoeken naar belangrijke verbindingen in het oppervlakte-ijs die zouden kunnen wijzen op de mogelijke aanwezigheid van leven in het interieur (d.w.z. biosignaturen).
Als wat deze laatste studie aangeeft waar is, dan zullen het ijs en de verbindingen die de Europa Clipper zal onderzoeken in wezen 'fossielen' zijn van honderdduizenden of zelfs miljoenen jaren geleden. Kortom, alle biomarkers die het ruimtevaartuig detecteert - d.w.z. tekenen van mogelijk leven - zullen in wezen gedateerd worden. Dit hoeft ons er echter niet van te weerhouden missies naar Europa te sturen, want zelfs bewijs van vorig leven zou baanbrekend zijn en een goede indicatie dat het leven daar nog steeds bestaat.
Het pleit in ieder geval voor een lander die de pluimen van Europa kan verkennen, of misschien zelfs een Europa-onderzeeër (cryobot), des te noodzakelijker! Als er leven onder het ijzige oppervlak van Europa is, zijn we vastbesloten om het te vinden - op voorwaarde dat we het daarbij niet besmetten!
