Jupiter's maan Europa is al sinds de Pioneer 10 en 11 en Voyager 1 en 2 missies gingen in de jaren zeventig door het systeem. Hoewel de maan geen levensvatbare atmosfeer heeft en wordt gebombardeerd door intense straling van het krachtige magnetische veld van Jupiter, geloven wetenschappers dat een van de meest waarschijnlijke plaatsen om leven buiten de aarde te vinden, zich onder het ijzige oppervlak bevindt.
Geen wonder dus waarom er meerdere missies gepland zijn om deze maan van dichtbij te bestuderen. Als en wanneer die missies Europa echter ergens in het komende decennium bereiken, zullen ze te maken krijgen met een aantal scherpe oppervlaktekenmerken die het moeilijk kunnen maken om te landen. Dat is de conclusie van een nieuwe studie door onderzoekers uit Groot-Brittannië, de VS en het Ames Research Center van NASA, waaruit blijkt dat het oppervlak van Europa bedekt is met bladen.
Dat blijkt uit de studie, die onlangs is gepubliceerd door het wetenschappelijke tijdschrift Nature Geosciences, is het oppervlak van Europa waarschijnlijk bedekt met ijspieken van 15 meter hoog. De studie werd geleid door Daniel Hobley, een docent en onderzoeker aan de School of Earth & Ocean Sciences aan de Cardiff University.
Deze kenmerken, bekend als penitentes, zijn hoge scherpe punten gemaakt van sneeuw en ijs die zich vormen door sublimatie - het proces waarbij snelle temperatuurveranderingen ervoor zorgen dat water overgaat van een damp naar een vaste stof (en weer terug) zonder in een vloeistof te veranderen staat tussenin. Op aarde worden penitentes tussen de 1 en 5 meter hoog, maar ze bestaan alleen in hooggelegen equatoriale gebieden zoals de Andes.
In Europa is het proces vergelijkbaar, maar de omstandigheden zijn veel idealer voor de boetelingen om zich uniformer over het oppervlak te vormen. Naast een oppervlak dat grotendeels uit waterijs bestaat, is de maan netjes opgesloten in zijn rotatie met Jupiter. Er is ook heel weinig variatie in de hoek waarin de zon op het oppervlak schijnt, waardoor de omstandigheden perfect zijn om ijs te laten sublimeren zonder te smelten.
De Nieuwe horizonten missie verzamelde ook gegevens tijdens zijn flyby van Pluto die aangaf hoe deze zelfde kenmerken zich op het oppervlak vormen, vooral rond de hoogste hoogten in de buurt van de evenaar. Vanwege Pluto's lange omlooptijd (248 jaar of 90.560 aardse dagen) duurt dit proces eonen, omvat het de sublimatie van methaanijs en resulteert in penitentes die ongeveer 500 m (1640 ft) hoog zijn en ongeveer 3-5 km uit elkaar liggen ( 2-4 mi) uit elkaar.
In hun onderzoek gebruikten de onderzoekers observatiegegevens van op de grond gebaseerde radar en thermische waarnemingen van de Galileo missie om de sublimatiesnelheden op verschillende punten op het oppervlak van Europa te berekenen en vervolgens deze te gebruiken om de grootte en distributie van penitenten te schatten. Volgens hun resultaten concludeerde het team dat penitentes mogelijk tot wel 15 m (49 ft) zouden kunnen groeien met een tussenruimte van ongeveer 7,5 m (24,6 ft).
Er werd ook afgeleid dat de penitentes vaker zouden voorkomen rond de evenaar van Europa, wat, zoals ze in hun studie beweren, enkele van de observaties uit het verleden zou verklaren:
"Deze interpretatie kan afwijkende radarrendementen verklaren die worden gezien rond de evenaar van Europa. Penitentes verklaren mogelijk verminderde thermische traagheid en positieve circulaire polarisatieratio's in gereflecteerd licht uit het equatoriale gebied van Europa. "
Dit kan slecht nieuws zijn voor missies die gepland zijn om Europa te verkennen voor mogelijke tekenen van leven in het komende decennium. Deze omvatten NASA's Europa Clipper (gepland voor lancering tussen 2022 en 2025) en Europa Lander missies (2024) en de European Space Agency's Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) - die naar verwachting in juni 2022 wordt gelanceerd.
Terwijl zowel de Europa Clipper en SAP zal flybys van de planeet uitvoeren om de aanwezigheid van biomarkers te bepalen, de Europa Lander zal rechtstreeks op het maanoppervlak landen om informatie te verzamelen over de ondergrondse omgeving van Europa. Dit zou wetenschappers in staat stellen om te bepalen hoe dik het oppervlakte-ijs van de maan is, en misschien of er ondergrondse meren zijn en waar ze zich bevinden.
Een van de meest populaire doelen voor verkenning is de zuidelijke regio van Europa, waar waterpluimen zijn gedetecteerd door de Hubble-ruimtetelescoop en andere missies. Hoewel penitentes hier minder vaak voorkomen en mogelijk niet dezelfde hoogten bereiken als rond de evenaar, kan de aanwezigheid van dergelijke kenmerken een landingsmissie erg moeilijk maken.
Zoals Hobley aangaf, maakt dit Europa een echte paradox als het gaat om de mogelijkheid van verkenning in de nabije toekomst. "De unieke omstandigheden van Europa bieden zowel spannende verkenningsmogelijkheden als potentieel verraderlijk gevaar", zei hij.
Hij overdrijft zeker niet. Deze informatie komt op de hielen van een andere recente studie waaruit bleek dat Europa en andere ijzige werelden (zoals Enceladus) mogelijk te zacht zijn om op te landen. Na onderzoek te hebben gedaan naar het negatieve polarisatiegedrag bij lage fasehoeken van ijzige lichamen, concludeerde het team achter deze studie dat Europa en Enceladus oppervlakken met een lage dichtheid hebben waar een landingsmissie waarschijnlijk in zou zinken.
Met aanvullende voorzorgsmaatregelen en planning zou echter nog een geschikte missie kunnen worden bedacht die zou kunnen nagaan of Europa's ijzige plank al dan niet biomarkers op het oppervlak heeft, en meer te weten te komen over de binnenomgeving. En in de tussentijd kunnen baanomgevingen nog steeds veel leren over deze fascinerende wereld.
Jeff Moore - mede-auteur van de studie - merkte op dat NASA's aanstaande Europa Clipper-missie penitentes rechtstreeks kon observeren met zijn camera met hoge resolutie en andere eigenschappen van deze functies kon meten met de andere instrumenten van het ruimtevaartuig. Naast het feit dat hij planetair geoloog is bij NASA's Ames Research Center, is Dr. Moore ook co-onderzoeker van de Europa Clipper-missie.
Al decennia wachten NASA-wetenschappers en andere ruimtevaartorganisaties reikhalzend uit naar de dag waarop een missie naar Europa eindelijk mogelijk zou zijn. Op dit moment is er weinig dat deze inspanningen zal ontmoedigen. Noch straling, noch pieken, noch zacht ijs lijken voldoende om ons ervan te weerhouden een van de meest waarschijnlijke bronnen van leven buiten de aarde te verkennen!
