Twee ervaren NASA-missies geven nieuwe details over ijzige, oceaandragende manen van Jupiter en Saturnus, het verder vergroten van de wetenschappelijke interesse van deze en andere 'oceaanwerelden' in ons zonnestelsel en daarbuiten. De bevindingen worden gepresenteerd in artikelen die donderdag zijn gepubliceerd door onderzoekers van NASA's Cassini-missie naar Saturnus en Hubble Space Telescope.

In de kranten, Wetenschappers van Cassini kondigen aan dat er op Saturnusmaan Enceladus een vorm van chemische energie lijkt te bestaan ​​waar het leven zich mee kan voeden. en Hubble-onderzoekers rapporteren aanvullend bewijs van pluimen die uitbarsten vanaf Jupiters maan Europa.

"Dit is het dichtst bij dat we zijn gekomen, tot dusver, om een ​​plaats te identificeren met enkele van de ingrediënten die nodig zijn voor een bewoonbare omgeving, " zei Thomas Zurbuchen, associate administrator voor NASA's Science Mission Directorate op het hoofdkantoor in Washington. "Deze resultaten tonen de onderling verbonden aard van NASA's wetenschappelijke missies die ons dichter bij het antwoord brengen of we inderdaad alleen zijn of niet."

Het artikel van onderzoekers met de Cassini-missie, gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , geeft waterstofgas aan, die mogelijk een chemische energiebron voor het leven zou kunnen vormen, stroomt in de ondergrondse oceaan van Enceladus door hydrothermische activiteit op de zeebodem.

De aanwezigheid van voldoende waterstof in de oceaan van de maan betekent dat microben - als die daar bestaan ​​- het zouden kunnen gebruiken om energie te verkrijgen door de waterstof te combineren met koolstofdioxide opgelost in het water. Deze chemische reactie, bekend als "methanogenese" omdat het methaan produceert als bijproduct, staat aan de wortel van de levensboom op aarde, en zou zelfs van cruciaal belang kunnen zijn geweest voor het ontstaan ​​van het leven op onze planeet.

Het leven zoals we het kennen vereist drie hoofdingrediënten:vloeibaar water; een bron van energie voor de stofwisseling; en de juiste chemische ingrediënten, voornamelijk koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof, fosfor en zwavel. Met deze bevinding, Cassini heeft aangetoond dat Enceladus – een kleine, ijzige maan een miljard mijl verder van de zon dan de aarde - heeft bijna al deze ingrediënten voor bewoonbaarheid. Cassini heeft nog niet aangetoond dat fosfor en zwavel aanwezig zijn in de oceaan, maar wetenschappers vermoeden dat ze zijn, aangezien men denkt dat de rotsachtige kern van Enceladus chemisch vergelijkbaar is met meteorieten die de twee elementen bevatten.

"De bevestiging dat de chemische energie voor leven bestaat in de oceaan van een kleine maan van Saturnus is een belangrijke mijlpaal in onze zoektocht naar bewoonbare werelden buiten de aarde, " zei Linda Spilker, Cassini-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Californië.

Het Cassini-ruimtevaartuig ontdekte de waterstof in de pluim van gas en ijskoud materiaal dat tijdens zijn laatste, en diepste, duik door de pluim op 28 oktober, 2015. Cassini bemonsterde ook de samenstelling van de pluim tijdens flybys eerder in de missie. Uit deze waarnemingen hebben wetenschappers vastgesteld dat bijna 98 procent van het gas in de pluim water is, ongeveer 1 procent is waterstof en de rest is een mengsel van andere moleculen, waaronder koolstofdioxide, methaan en ammoniak.

De meting werd gedaan met behulp van Cassini's Ion en Neutral Mass Spectrometer (INMS) instrument, die gassen snuift om hun samenstelling te bepalen. INMS is ontworpen om de bovenste atmosfeer van Saturnusmaan Titan te bemonsteren. Na Cassini's verrassende ontdekking van een torenhoge pluim van ijzige nevel in 2005, afkomstig van hete scheuren nabij de zuidpool, wetenschappers draaiden zijn detectoren naar de kleine maan.

Cassini was niet ontworpen om tekenen van leven in de Enceladus-pluim te detecteren - inderdaad, wetenschappers wisten niet dat de pluim bestond tot nadat het ruimtevaartuig bij Saturnus was aangekomen.

"Hoewel we geen leven kunnen detecteren, we hebben ontdekt dat er een voedselbron voor is. Het zou een snoepwinkel zijn voor microben, " zei Jager Waite, hoofdauteur van de Cassini-studie.

De nieuwe bevindingen zijn een onafhankelijke bewijslijn dat hydrothermische activiteit plaatsvindt in de Enceladus-oceaan. Eerdere resultaten, gepubliceerd in maart 2015, gesuggereerd heet water in wisselwerking staat met rots onder de zee; de nieuwe bevindingen ondersteunen die conclusie en voegen eraan toe dat het gesteente chemisch lijkt te reageren om de waterstof te produceren.

De paper met details over nieuwe bevindingen van de Hubble Space Telescope, gepubliceerd in The Astrofysische journaalbrieven , rapporten over waarnemingen van Europa uit 2016 waarin een waarschijnlijke pluim van materiaal werd gezien die uitbarstte vanaf het maanoppervlak op dezelfde locatie waar Hubble in 2014 sporen van een pluim zag. Deze beelden versterken het bewijs dat de Europa-pluimen een echt fenomeen kunnen zijn, met tussenpozen oplaaien in hetzelfde gebied op het oppervlak van de maan.

De nieuw afgebeelde pluim stijgt ongeveer 100 kilometer boven het oppervlak van Europa, terwijl degene die in 2014 werd waargenomen, naar schatting ongeveer 50 kilometer hoog was. Beide komen overeen met de locatie van een ongewoon warme regio met kenmerken die lijken op scheuren in de ijzige korst van de maan, gezien in de late jaren 1990 door NASA's Galileo-ruimtevaartuig. Onderzoekers speculeren dat, zoals Enceladus, dit zou een bewijs kunnen zijn van water dat uit het binnenste van de maan barst.

"De pluimen op Enceladus worden geassocieerd met warmere streken, dus nadat Hubble deze nieuwe pluimachtige functie op Europa in beeld had gebracht, we keken naar die locatie op de thermische kaart van Galileo. We ontdekten dat Europa's pluimkandidaat precies op de thermische anomalie zit, " zei William Sparks van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. Sparks leidde de Hubble-pluimstudies in zowel 2014 als 2016.

De onderzoekers zeggen dat als de pluimen en de warme plek met elkaar verbonden zijn, het zou kunnen betekenen dat water dat van onder de ijzige korst van de maan wordt afgevoerd, het omringende oppervlak opwarmt. Een ander idee is dat water dat door de pluim wordt uitgestoten als een fijne nevel op het oppervlak valt, de structuur van de oppervlaktekorrels veranderen en ervoor zorgen dat ze langer warmte vasthouden dan het omringende landschap.

Voor zowel de waarnemingen van 2014 als van 2016, het team gebruikte Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) om de pluimen in ultraviolet licht te spotten. Terwijl Europa voor Jupiter passeert, alle atmosferische kenmerken rond de rand van de maan blokkeren een deel van het licht van Jupiter, waardoor STIS de kenmerken in silhouet kan zien. Sparks en zijn team blijven Hubble gebruiken om Europa te controleren op aanvullende voorbeelden van pluimkandidaten en hopen de frequentie te bepalen waarmee ze verschijnen.

NASA's toekomstige verkenning van oceaanwerelden wordt mogelijk gemaakt door Hubble's monitoring van Europa's vermeende pluimactiviteit en Cassini's langetermijnonderzoek van de Enceladus-pluim. Vooral, beide onderzoeken leggen de basis voor NASA's Europa Clipper-missie, die gepland staat voor lancering in de jaren 2020.

"Als er pluimen op Europa zijn, zoals we nu sterk vermoeden, met de Europa Clipper staan ​​we voor ze klaar, " zei Jim Groen, directeur van Planetaire Wetenschappen, op het NASA-hoofdkwartier.

Hubble's identificatie van een site die persistente, intermitterende pluimactiviteit biedt een verleidelijk doelwit voor de Europa-missie om te onderzoeken met zijn krachtige reeks wetenschappelijke instrumenten. In aanvulling, sommige van Sparks' co-auteurs van de Hubble Europa-studies bereiden een krachtige ultraviolette camera voor om op Europa Clipper te vliegen die vergelijkbare metingen zal doen als die van Hubble, maar van duizenden keren dichterbij. En verschillende leden van het Cassini INMS-team ontwikkelen een buitengewoon gevoelig, next-generation versie van hun instrument voor vluchten op Europa Clipper.