Juno meet de zuurstofproductie in Europa

NASA's Juno-ruimtevaartuig heeft geladen zuurstof- en waterstofmoleculen rechtstreeks gemeten vanuit de atmosfeer van een van de grootste manen van Jupiter, Europa. Volgens een nieuwe studie, mede geschreven door SwRI-wetenschappers onder leiding van Princeton University, vormen deze waarnemingen belangrijke beperkingen voor de potentiële oxygenatie van de ondergrondse oceaan.

“Deze bevindingen hebben directe gevolgen voor de bewoonbaarheid in Europa”, zegt Juno-hoofdonderzoeker Dr. Scott Bolton van SwRI, co-auteur van het onderzoek. “Deze studie biedt de eerste directe, in situ meting van de watercomponenten van de Europese atmosfeer, waardoor we een smal bereik krijgen dat de bewoonbaarheid kan ondersteunen.”

In 2022 voltooit Juno een vlucht langs Europa, waardoor deze binnen een afstand van 352 kilometer van de maan komt. Het Jovian Auroral Distribution Experiment (JADE)-instrument, ontwikkeld door SwRI aan boord van de Juno, heeft grote hoeveelheden geladen moleculaire zuurstof en waterstof gedetecteerd die in de atmosfeer ontbreken.

“Voor de eerste keer zijn we erin geslaagd waterstof en zuurstof definitief te detecteren door middel van in situ metingen en verder te bevestigen dat de atmosfeer van Europa voornamelijk bestaat uit waterstof- en zuurstofmoleculen”, zegt Dr. Robert Ebert, SwRI-wetenschapper en co-auteur. .

Aangenomen wordt dat de bron van deze deeltjes waterijs is dat op het oppervlak van Europa wordt aangetroffen. De diffuse straling van Jupiter breekt H₂Moleculaire bindingen van O, waarbij zuurstof en waterstof achterblijven. Zwaardere zuurstofmoleculen blijven gebonden aan het oppervlak of aan de atmosfeer van het oppervlak, terwijl lichtere waterstof meestal naar de atmosfeer en daarbuiten ontsnapt. Zuurstof die in ijs wordt geproduceerd, gaat verloren uit de atmosfeer en/of wordt opgesloten aan het oppervlak. Zuurstof gevangen in het ijs van Europa kan in de ondergrondse oceaan terechtkomen als een potentiële bron van metabolische energie.

“De ijsschelp van Europa absorbeert straling en beschermt zo de oceaan eronder. Deze absorptie produceert ook zuurstof in het ijs, dus de ijsschelp fungeert in zekere zin als de longen van Europa en vormt een potentiële zuurstofbron voor de oceaan”, aldus onderzoeker Dr. Jami Salai, hoofdauteur van het onderzoek: “We hebben strenge grenzen gesteld aan de totale zuurstofproductie in Europa, momenteel op ongeveer 12 kg per seconde. Vóór Juno varieerden eerdere schattingen van enkele kilogrammen per seconde tot meer dan 1.000 kilogram per seconde. De resultaten laten ondubbelzinnig zien dat er aan het oppervlak continu zuurstof wordt geproduceerd, iets minder dan we hadden verwacht.

“We hebben JADE ontworpen om de geladen deeltjes te meten waaruit de aurora van Jupiter bestaat”, zegt SwRI-wetenschapper en co-auteur Dr. Frederic Allegrini. “Flyby's van Europa maakten geen deel uit van Juno's primaire missie. JADE is ontworpen om te opereren in een omgeving met veel straling, maar niet noodzakelijkerwijs in de omgeving van Europa, die voortdurend wordt gebombardeerd met hoge stralingsniveaus. De machine presteerde echter bewonderenswaardig.

De nieuwe metingen dragen bij aan een beter begrip van Europa en zijn omgeving, en openen de deur naar nieuwere, nauwkeurigere modellen. De nieuwe schatting van de hoeveelheid zuurstof die binnen het Europese oppervlak wordt geproduceerd, zou bijvoorbeeld informatie kunnen opleveren voor toekomstig onderzoek naar de ondergrondse oceaan en de bewoonbaarheid ervan. Omdat deze waarnemingen de eerste metingen opleveren van de samenstelling van geladen deeltjes in de Europese oceaan, bieden ze een belangrijk nieuw venster op de complexe interactie van de manen met hun omgeving.

“Europa is een fascinerend lichaam omdat wetenschappers ervan overtuigd zijn dat er zich in het binnenland een vloeibare oceaan bevindt”, aldus Ebert. “Water is belangrijk voor het bestaan ​​van leven en is te vinden in of op objecten met verschillende eigenschappen. Europa is een goede plek om binnen ons zonnestelsel naar water te zoeken.”

Het artikel, getiteld ‘Zuurstofproductie door het uiteenvallen van het Europese waterijsoppervlak’, verschijnt in het tijdschrift Nature Astronomy: https://www.nature.com/articles/s41550-024-02206-x. (vrije toegang)

Voor meer informatie bezoek https://www.swri.org/planetary-science.

astrobiologie,