NASA-studie suggereert dat ondiepe meren in de ijskorst van Europa kunnen uitbarsten

Nieuw onderzoek heeft hypothesen opgeleverd die NASA’s Europa Clipper-programma zou kunnen testen: eventuele pluimen of vulkanische activiteit op het oppervlak van de Joviaanse maan veroorzaakt door ondiepe meren in de ijzige korst.

In de zoektocht naar buitenaards leven behoren ondergrondse watermassa’s in ons buitenste zonnestelsel tot de belangrijkste doelen. Daarom stuurt NASA het ruimtevaartuig Europa Clipper naar Jupiters maan Europa: er zijn sterke aanwijzingen dat de maan onder een dichte ijskorst een potentieel bewoonbare mondiale oceaan herbergt.

Maar wetenschappers geloven dat de oceaan niet het enige water in Europa is. Op basis van waarnemingen van NASA’s Galileo-ruimtevaartuig, denken ze dat reservoirs van zoute vloeistof zich in de ijzige korst van de maan kunnen bevinden – sommige dicht bij het oppervlak van het ijs en enkele kilometers lager.

Hoe meer wetenschappers weten over het water dat Europa kan bevatten, hoe groter de kans dat ze weten waar ze het moeten zoeken wanneer NASA in 2024 een Europa Clipper uitstuurt voor gedetailleerd onderzoek. Het ruimtevaartuig zal in een baan om Jupiter draaien en zijn reeks geavanceerde instrumenten gebruiken om wetenschappelijke gegevens te verzamelen terwijl het ongeveer 50 keer dicht bij de maan vliegt.

Nu helpt onderzoek wetenschappers om beter te begrijpen hoe de ondergrondse meren van Europa eruit kunnen zien en hoe ze zich gedragen. De belangrijkste bevinding in een onderzoekspaper die onlangs in Planetary Science is gepubliceerd, ondersteunt het oude idee dat water boven het oppervlak van Europa zou kunnen uitbarsten als stoompluimen of als gletsjeractiviteit (denk aan: spetterend glad ijs in plaats van gesmolten lava).

Computermodellering in de krant gaat verder en laat zien dat als er vulkaanuitbarstingen in Europa zijn, deze waarschijnlijk afkomstig zijn van ondiepe, brede meren ingebed in ijs in plaats van van de wereldoceaan ver weg.
“We hebben aangetoond dat Cryolava-pluimen of -stromen kunnen betekenen dat er ondiepe vloeistofreservoirs zijn, die de Europa Clipper zou kunnen detecteren”, zegt Elodie Lesage, een Europa-wetenschapper bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië en hoofdauteur van de Onderzoek. “Onze resultaten geven nieuwe inzichten in hoe diep het water de oppervlakteactiviteit stimuleert, inclusief pluimen. Het water moet ondiep genoeg zijn om door verschillende Europa Clipper-instrumenten te kunnen worden gedetecteerd.”

Verschillende dieptes, verschillende sneeuw

Computermodellering van Lesage geeft een blauwdruk voor wat wetenschappers in het ijs zouden kunnen vinden als ze uitbarstingen aan de oppervlakte zouden waarnemen. Volgens hun modellen zullen ze waarschijnlijk relatief dicht bij het oppervlak reservoirs ontdekken, op de top van 4 tot 8 km van de korst, waar het ijs kouder en kwetsbaarder is.

Dat komt omdat ijs onder het oppervlak geen uitzetting toestaat: als waterzakken bevriezen en uitzetten, kunnen ze door het omringende ijs breken en een uitbarsting veroorzaken, zoals een frisdrankblikje dat explodeert in een vriezer. De waterzakken waardoor ze bloeden, zijn waarschijnlijk zo breed en plat als pannenkoeken.
Reservoirs dieper in de ijskap – met vloeren van meer dan 8 kilometer onder de korst – zullen tegen het warmere ijs om hen heen duwen als ze uitzetten. Dit ijs is zacht genoeg om als kussen te dienen en druk te absorberen in plaats van te exploderen. In plaats van zich te gedragen als een blikje frisdrank, gedragen deze waterzakken zich als een met vloeistof gevulde ballon, waarbij de ballon eenvoudig uitzet terwijl de vloeistof erin bevriest en uitzet.

direct sensor

Wetenschappers op de Europa Clipper-missie kunnen deze zoekopdracht gebruiken wanneer het ruimtevaartuig Europa in 2030 bereikt. Het radarinstrument – genaamd Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-Surface (REASON) – is bijvoorbeeld een van de belangrijkste hulpmiddelen om te zoeken voor Waterzakken in het ijs.

“Het nieuwe werk laat zien dat ondiepe ondergrondse watermassa’s onstabiel kunnen zijn als de spanningen groter zijn dan de kracht van het ijs en geassocieerd kunnen worden met pluimen die boven het oppervlak uitstijgen”, zegt Don Blankenship van het Geophysics Institute van de Universiteit van Texas in Austin. Texas, die het radarhardwareteam leidt. “Dit betekent dat REASON watermassa’s kan zien op dezelfde plaatsen waar je pluimen ziet.”
Europa Clipper zal andere tools hebben waarmee nieuwe onderzoekstheorieën kunnen worden getest. Wetenschappelijke camera’s zullen in staat zijn om hoge resolutie kleuren- en stereobeelden van Europa te maken; Een warmtebeeldcamera zal een infraroodcamera gebruiken om de temperaturen in Europa in kaart te brengen en aanwijzingen te vinden over geologische activiteit, waaronder vulkaanuitbarstingen. Als pluimen uitbarsten, kunnen ze worden waargenomen met een ultraviolette spectrometer, het instrument dat ultraviolet licht analyseert.

Meer over de missie

Missies zoals de Europa Clipper dragen bij aan astrobiologie, het interdisciplinaire onderzoeksgebied dat de omstandigheden bestudeert van verre werelden die het leven zoals wij dat kennen zouden kunnen herbergen. Hoewel de Europa Clipper geen missie is om leven te detecteren, zal hij een gedetailleerde verkenning van Europa uitvoeren en onderzoeken of de ijzige maan, met zijn ondergrondse oceaan, het potentieel heeft om leven te ondersteunen. Inzicht in de bewoonbaarheid van Europa zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe het leven op aarde is geëvolueerd en de mogelijkheid om leven buiten onze planeet te vinden.

Het Jet Propulsion Laboratory, beheerd door het California Institute of Technology in Pasadena, Californië, leidt de ontwikkeling van de Europa Clipper-missie in samenwerking met APL voor NASA’s Science Mission Directorate in Washington. APL ontwierp het hoofdgedeelte van het ruimtevaartuig in samenwerking met JPL en NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Het Planetary Missions Program Office in het Marshall Space Flight Center van NASA in Huntsville, Alabama, beheert het Europa Clipper-missieprogramma.

Meer informatie over Europa vind je hier: europa.nasa.gov

astrobiologie