Computersimulaties van de pluimen van vloeibaar water die uit Jupiters maan Europa stromen, laten zien dat de aanstaande ruimtemissie JUICE een antwoord kan bieden op de vraag of de ondergrondse oceaan van de Jupitermaan leven zou kunnen herbergen. Hans Huybrighs komt tot deze conclusie in het proefschrift dat hij onlangs heeft afgerond aan het Max-Planck Institute of Solar System Physics en de Technische Universiteit Braunschweig, Duitsland, in samenwerking met het Swedish Institute of Space Physics in Kiruna.

Een diepe oceaan van vloeibaar water is verborgen onder het ijzige oppervlak van Jupiters maan Europa. Het leven zou hier kunnen zijn ontstaan, afgeschermd van zonlicht en nieuwsgierige waarnemers van planeet Aarde. Door het ijs gluren om sporen van dit hypothetische leven te vinden is makkelijker gezegd dan gedaan, vooral als je je realiseert dat het ijs enkele kilometers dik kan zijn. In 2022 lanceert de European Space Agency (ESA) zijn ruimtemissie JUpiter ICy moon Explorer (JUICE). Het JUICE-ruimtevaartuig zal in 2030 bij Jupiter en zijn ijzige manen aankomen en aan boord zal het Particle Environment Package (PEP) zijn, ontwikkeld door het Swedish Institute of Space Physics (IRF). Nieuw onderzoek toont aan dat PEP, een instrument dat bestaat uit verschillende deeltjesdetectoren, zal de pluim op verschillende manieren kunnen "proeven" en enig licht werpen op de inhoud van Europa's oceaan.

Waarnemingen van de Hubble-ruimtetelescoop van Jupiters maan Europa, gemaakt in de afgelopen jaren, hebben aangetoond dat er water van het oppervlak van Europa losbarst.

"Europa's pluimen zijn de meest ongecompliceerde manier om de ondergrondse oceaan te proeven, ", zegt Hans Huybrighs. "Vliegen door een van de waterpluimen en monsters nemen van het materiaal zou de gemakkelijkste manier kunnen zijn om Europa's oceaan te bestuderen. JUICE zal de eerste missie zijn die dit kan doen."

Na zijn aankomst in het Jupitersysteem in 2030, JUICE maakt twee flyby's van Europa. Om erachter te komen of JUICE inderdaad de pluimen kan proeven, Hans Huybrighs en zijn collega's maakten computersimulaties van de pluimuitbarstingen. Door de banen te berekenen van miljoenen deeltjes die door de uitbarsting zijn gelanceerd, het is mogelijk om te bepalen of de deeltjes het ruimtevaartuig kunnen bereiken en, als genoeg van hen dat doen, om ze op te sporen. De simulaties laten zien dat hoewel de meeste deeltjes na de uitbarsting terugvallen naar de oppervlakte, genoeg van hen kunnen het JUICE-ruimtevaartuig bereiken zolang er een pluim actief is in de buurt van de orbitale voetafdruk van het ruimtevaartuig. interessant, sommige deeltjes vallen niet terug. Ze worden elektrisch geladen nadat ze zijn gebombardeerd door stralingsdeeltjes die in het sterke magnetische veld van Jupiter bewegen. Deze nieuw geladen deeltjes zijn niet langer gebonden door de zwaartekracht en zullen weggaan van Europa, geleid door elektromagnetische velden. Ook al wordt slechts een fractie van de pluimdeeltjes elektrisch geladen, genoeg van deze deeltjes kunnen nog worden gedetecteerd door het PEP-instrument.

"Onze simulaties laten zien dat JUICE de uitbarstingen van de pluim op ten minste twee verschillende manieren kan detecteren, " zegt Hans Huybrighs. "Misschien is het zelfs mogelijk om niet alleen het water van de pluim, maar ook andere stoffen die ons meer vertellen over de inhoud van de ondergrondse oceaan en de bewoonbaarheid ervan."

Hans Huybrighs verdedigde zijn proefschrift, "Een zoektocht naar handtekeningen van Europa's atmosfeer en pluimen in Galileo geladen deeltjesgegevens", aan de Technische Universiteit Braunschweig, Duitsland, op 5 december 2018.