NASA's Cassini-ruimtevaartuig is op jacht naar atomaire zuurstof sinds het arriveerde in Saturnus. Het ontdekte dat grote donkere scheuren rond de zuidpool warm waren en waterdamp en ijsdeeltjes uitspoten. Cassini staat gepland voor een tweede blik in 2008, wanneer het opnieuw een close flyby zal maken.
Atoomzuurstof kan nooit worden verward met dure parfum. Maar net zoals een geur die in de lucht van een lege kamer hangt, hints geeft over een vorige bewoner, bleek de zuurstofwolk die het Cassini-ruimtevaartuig tegenkwam toen het Saturnus voor het eerst naderde, een visitekaartje van een andere hemelse aanwezigheid, de kleine maan Enceladus.
De zuurstof was de eerste aanwijzing dat er onder Enceladus 'ijzige oppervlak veel meer aan de hand is dan het voor het eerst verscheen. Het duurde even voordat wetenschappers de boodschap begrepen. Het opsporen van de zuurstofbron leidde hen naar een meest ongewone plek in het zonnestelsel, een plek die mogelijk een van de zeldzaamste en meest gewilde stoffen in het universum bevat: vloeibaar water.
Nu zie je het, nu niet meer
Cassini's ultraviolette beeldspectrograaf maakte eind december 2003 zijn eerste onderzoek naar de atmosfeer van Saturnus toen het ruimtevaartuig het einde naderde van zijn zevenjarige reis naar de geringde planeet. Samen met de verwachte waterstof, al lang bekend als de belangrijkste component van de gasreus, detecteerde de spectrograaf de aanwezigheid van zuurstof. 'We waren de eersten die de zuurstof in het Saturnus-systeem ontdekten', zegt Dr. Larry Esposito van de Universiteit van Colorado, hoofdonderzoeker van het instrument. Omdat de ringen van Saturnus voornamelijk uit waterijs bestaan, was het niet verrassend om in de atmosfeer van Saturnus één ingrediënt van water, zuurstof, te vinden, legt hij uit. De waargenomen zuurstof was in de vorm van enkele zuurstofatomen, atomaire zuurstof genoemd, zoals die in water, H2O.
In januari 2004, toen het opnieuw naar de atmosfeer van Saturnus keek, vond het een enorme zuurstofbel nabij de buitenste ring van Saturnus, de E-ring. Slechts een paar maanden later was veel van de zuurstof verdwenen. "Wat verrassend was, was de hoeveelheid zuurstof die we zagen en hoe deze veranderde", zegt Esposito. 'Dit was het eerste teken dat er iets ongewoons aan de hand was.'
"Ons eerste idee was dat de botsingen tussen kleine manen in de ringen kleine wolkjes ijs zouden afgeven en dat ijs zou worden afgebroken tot zijn atomen, waaronder atoomzuurstof", legt Esposito uit. "We hebben deze hypothese opgesteld, maar het idee leek niet te werken."
Wat wel werkte, waren een groot aantal observaties in het voorjaar van 2005 waaruit bleek dat er iets heel raars aan de hand was op Enceladus, wat toevallig gebeurt in een baan rond de E-ring, waar de mysterieuze zuurstofwolk voor het eerst werd ontdekt. Cassini's magnetometer toonde aan dat de maan een atmosfeer had. Enceladus was te klein om voldoende zwaartekracht te hebben om een atmosfeer lang vast te houden en moest een stabiele gasbron hebben, zoals geisers, om een atmosfeer in stand te houden. De kosmische stofanalysator ontdekte een stroom deeltjes rond Enceladus. De wetenschappers vroegen zich af of deze deeltjes afkomstig kunnen zijn van de maan of van de E-ring en of de maan zelf misschien de bron van ijsdeeltjes voor de E-ring is.
De wetenschapsteams van Cassini wilden het van dichterbij bekijken. Missienavigators hebben het traject van het ruimtevaartuig opnieuw ontworpen om het dichter bij Enceladus te brengen dan eerder was gepland. 'Dit is een groot voordeel van een missie als Cassini', aldus Esposito. "Je vliegt niet één keer langs, je kunt follow-up geven als iets veelbelovend lijkt."
Klaar voor een close-up
In juli 2005 reed Cassini slechts 175 kilometer (109 mijl) van Enceladus. De instrumenten van het ruimtevaartuig onthulden dat de grote donkere scheuren, ook wel 'tijgerstrepen' genoemd, op de zuidpool van de maan warm waren en waterdamp en ijsdeeltjes uitspoten.
De flyby vond plaats net toen een ster achter de zuidpool van de maan bewoog. 'Toen we zagen hoe de maan het licht van de ster doofde, identificeerde de spectrometer zuurstof', zegt Esposito. 'Het sterrenlicht toonde watermoleculen tussen ons - het ruimtevaartuig - en de ster. Het toonde een plaatselijke waterwolk nabij Enceladus. '
"We waren in staat om de vorm van de wolk te meten, de hoeveelheid water in te schatten en de snelheid waarmee deze zou worden vernietigd en zuurstof te produceren", zegt Esposito. De hoeveelheid water die ze zagen, ongeveer een miljoen ton, was precies wat nodig was om een zuurstofwolk te geven zoals die ze meer dan een jaar eerder voor het eerst bij de E-ring hadden waargenomen. 'Dit was een zeer aangenaam resultaat', zegt Esposito. "We hebben twee nieuwe verschillende verschijnselen gemeten en vastgesteld dat ze bij elkaar passen."
Het mysterie van de atomaire zuurstof was opgelost. Tegelijkertijd onthulde de verkleinwoord Enceladus dat het compleet anders was dan de koude, dood ijzige maan die het had moeten zijn. Hoe klein het ook is, het heeft een interne warmtebron en is geologisch actief. De geisers gooien genoeg waterdamp en ijs weg om de atmosfeer van de maan te behouden, de enorme E-ring te voeden en uiteen te vallen in zuurstofwolken zoals die voor het eerst werd opgemerkt door Cassini op weg naar Saturnus.
Niet ver onder het sneeuwwitte oppervlak van de maan, zeggen wetenschappers, kunnen grote plassen vloeibaar water zijn, verwarmd door dezelfde warmtebron die de geisers aandrijft. Het potentieel voor water plaatst Enceladus in een elitegroep van plaatsen waar leven zou kunnen bestaan. Het Cassini-ruimtevaartuig zal in 2008 terugzwaaien voor een nieuwe look.
Klik hier voor meer informatie over Enceladus.
Oorspronkelijke bron: NASA / JPL / SSI-persbericht
