ESA's JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) missie naar het Joviaanse systeem zou gemakkelijk de aanwezigheid van water op Europa kunnen bevestigen, een nieuwe studie vindt. Volgens het onderzoek is het is mogelijk om tijdens een flyby-missie watermoleculen (H2O) en waterionen (H2O+) uit de pluimen van de maan te detecteren.

De vermoedelijke waterdamppluimen die op Jupiters maan Europa uitbarsten, zijn nog steeds verbijsterend voor wetenschappers die op zoek zijn naar bewoonbare omgevingen in het zonnestelsel. Er wordt aangenomen dat Europa een enorme ondergrondse vloeibare oceaan herbergt, en deze pluimen kunnen een aanwijzing zijn voor water dat uit het binnenste van de maan komt. Vandaar, ze bieden een geweldige kans om monsters te verzamelen die afkomstig zijn van onder de dikke laag ijs, waar vele mysteries van buitenaards leven kunnen wachten om te worden ontrafeld.

Recente waarnemingen van Europa met de Hubble Space Telescope (HST) tonen een pluim die ongeveer 100 kilometer boven het oppervlak stijgt. Onderzoekers schatten dat deze pluimen zelfs 200 kilometer kunnen stijgen voordat het materiaal weer op het ijzige oppervlak regent.

Volgens een nieuwe studie uitgevoerd door een team van Europese wetenschappers, deze pluimen moeten grondig worden onderzocht door een toekomstige flyby-missie zoals JUICE om de aanwezigheid van water te bevestigen. In een recente krant, de onderzoekers bestudeerden de haalbaarheid van in-situ metingen van Europa's pluimen door het modelleren van de banen van neutrale en geïoniseerde pluimdeeltjes en de respectievelijke metingen door neutrale en ionenmassaspectrometers.

"In plaats van 'fotonen' te gebruiken zoals Hubble doet, we zullen in-situ deeltjesgegevens gebruiken. Dit betekent dat we de aanwezigheid van water zelfstandig gaan valideren aan de hand van de in situ data. JUICE is de missie die dit kan, aangezien het zal worden uitgerust met het Particle Environment Package (PEP)-instrument dat geschikt is voor deze meting, "Yoshifumi Futaana, mede-onderzoeker van het JUICE/PEP-instrument van het Swedish Institute of Space Physics vertelde Astrowatch.net.

PEP is een plasmapakket met zes sensoren om de plasmaomgeving te karakteriseren. Het zal de dichtheid en fluxen van positieve en negatieve ionen meten, elektronen, exosferisch neutraal gas, thermisch plasma en energetisch neutrale atomen. Het pakket bevat de Jovian plasma Dynamics and Composition (JDC)-sensor die waterionen meet, en de neutrale gas- en ionenmassaspectrometer (NIM)-sensor die watermoleculen meet.

Futaana en zijn collega's zijn ervan overtuigd dat de deeltjes van de lage massa fluxpluimen (1 kg/s) door PEP met grote marges kunnen worden gedetecteerd. Verder, de resultaten van hun onderzoek suggereren dat het pluimsignaal herkenbaar is als een tijdelijke signaalversterking van één orde van grootte in de H2O-telsnelheid gedurende zes minuten. Dit betekent dat de detectie van waterpluimen tijdens een flyby, inderdaad, redelijk.

"Ons artikel laat zien dat de pluimen kunnen worden gedetecteerd vanaf de JUICE-flybys met deeltjesinstrumenten die (water)deeltjes in de buurt van het ruimtevaartuig detecteren. Dit is zelfs het geval als de pluim aanzienlijk kleiner is dan wat is waargenomen. bedoelen we dat de pluimen in ons werk maar één kilogram water per seconde afgeven, terwijl de allereerste pluimwaarneming 7 aangaf, Per seconde komt er 000 kilogram water vrij, " Hans Huybrighs van het Max Planck Institute for Solar System Research in Duitsland, een van de co-auteurs van het artikel, vertelde SpaceFlight Insider.

De auteurs van de studie benadrukken dat zelfs bij relatief kleine waterpluimen, de wateratomen die dissociëren van de moleculen, evenals hun ionen, belangrijke signalen creëren. Echter, tot dusver, Hubble-waarnemingen van de pluimen detecteerden alleen atomaire zuurstof. Gezien de hoeveelheid zuurstof en andere overwegingen, er werd geconcludeerd dat deze zuurstofatomen moeten ontstaan ​​uit gedissocieerde watermoleculen.

"Dit zou ook de waargenomen ruimtelijke kenmerken verklaren, die werden geïnterpreteerd als een pluim. Ook al is het allemaal heel aannemelijk, en wordt niet betwist in de wetenschappelijke gemeenschap, het is een interpretatie. PEP op JUICE zal deze interpretatie kunnen bevestigen en veel aanvullende gegevens kunnen leveren om de aard van de pluim te begrijpen, zijn samenstelling, en de relatie met de ondergrond van Europa's ijsschelp, dat is meestal waterijs, " vertelde Peter Wurz van de Universiteit van Bern in Zwitserland aan Astrowatch.net.

De onderzoekers hebben ook aangetoond dat de geometrie van de pluimbron de dichtheidsverdelingen niet beïnvloedt. Daarom, het heeft geen invloed op hun detecteerbaarheid bij het gebruik van PEP. Ze merkten op dat het geen verschil maakt of het een puntbron is of een scheur van honderden kilometers lang.

Globaal genomen, JUICE equipped in the PEP instrument has the potential to take a peek at Europa's subsurface ocean without drilling the moon's icy shell. This ocean could hold many clues to mysteries of life beyond Earth.

"What is so interesting about this ocean is that it has probably been there for a long time, and that there could be sources of energy for life in it, like geothermal vents on the bottom of the ocean, making Europa's ocean a very interesting environment that is possibly habitable for some form of life, " Huybrighs concluded.

JUICE mission is planned to be launched in 2022. The spacecraft will perform two flybys of Europa in early 2031. During these flybys, JUICE is expected to approach Europa up to a height of about 250 miles (400 kilometers).