NASA's James Webb Space Telescope zal zijn infraroodcapaciteiten gebruiken om de "oceaanwerelden" van Jupiters maan Europa en Saturnusmaan Enceladus te bestuderen, toevoeging aan waarnemingen die eerder zijn gedaan door NASA's Galileo en Cassini-orbiters. De waarnemingen van de Webb-telescoop kunnen ook helpen bij toekomstige missies naar de ijzige manen.

Europa en Enceladus staan ​​op de lijst van doelen van de Webb-telescoop, gekozen door waarnemers met gegarandeerde tijd, wetenschappers die de telescoop hebben helpen ontwikkelen en daarmee als een van de eersten het universum gaan observeren. Een van de wetenschappelijke doelen van de telescoop is het bestuderen van planeten die licht kunnen werpen op de oorsprong van het leven, maar dit betekent niet alleen exoplaneten; Webb zal ook helpen bij het ontrafelen van de mysteries die nog steeds worden vastgehouden door objecten in ons eigen zonnestelsel (van Mars naar buiten).

Geronimo Villanueva, een planetaire wetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, is de hoofdwetenschapper bij de observatie van Europa en Enceladus door de Webb-telescoop. Zijn team maakt deel uit van een grotere inspanning om ons zonnestelsel te bestuderen met de telescoop, onder leiding van astronoom Heidi Hammel, de executive vice president van de Association of Universities for Research in Astronomy (AURA). NASA selecteerde Hammel als interdisciplinair wetenschapper voor Webb in 2002.

Van bijzonder belang voor de wetenschappers zijn de waterpluimen die het oppervlak van Enceladus en Europa doorbreken, en die een mengsel van waterdamp en eenvoudige organische chemicaliën bevatten. NASA's Cassini-Huygens- en Galileo-missies, en NASA's Hubble-ruimtetelescoop, eerder verzameld bewijs dat deze jets het resultaat zijn van geologische processen die grote ondergrondse oceanen verwarmen. "We hebben deze twee manen gekozen vanwege hun potentieel om chemische handtekeningen van astrobiologisch belang te vertonen, ' zei Hammel.

Villanueva en zijn team zijn van plan om Webb's nabij-infraroodcamera (NIRCam) te gebruiken om hoge resolutiebeelden van Europa te maken, die ze zullen gebruiken om het oppervlak te bestuderen en om te zoeken naar hete oppervlaktegebieden die wijzen op pluimactiviteit en actieve geologische processen. Zodra ze een pluim hebben gevonden, ze zullen Webb's nabij-infraroodspectrograaf (NIRSpec) en mid-infraroodinstrument (MIRI) gebruiken om de samenstelling van de pluim spectroscopisch te analyseren.

De waarnemingen van de Webb-telescoop kunnen bijzonder veelzeggend zijn voor de pluimen op Europa, waarvan de samenstelling grotendeels een mysterie blijft. "Zijn ze gemaakt van waterijs? Komt er heet waterdamp vrij? Wat is de temperatuur van de actieve gebieden en het uitgestoten water?" vroeg Villanueva. "Met de metingen van de Webb-telescoop kunnen we deze vragen met ongekende nauwkeurigheid en precisie beantwoorden."

Voor Enceladus, Villanueva legde uit dat omdat die maan bijna 10 keer kleiner is dan Europa, gezien vanuit de Webb-telescoop, afbeeldingen met een hoge resolutie van het oppervlak zijn niet mogelijk. Echter, de telescoop kan nog steeds de moleculaire samenstelling van de pluimen van Enceladus analyseren en een brede analyse van de oppervlaktekenmerken uitvoeren. Een groot deel van het terrein van de maan is al in kaart gebracht door NASA's Cassini-orbiter, die ongeveer 13 jaar heeft besteed aan het bestuderen van Saturnus en zijn satellieten.

Villanueva waarschuwde dat terwijl hij en zijn team van plan zijn om NIRSpec te gebruiken om te zoeken naar organische handtekeningen (zoals methaan, methanol, en ethaan) in de pluimen van beide manen, er is geen garantie dat het team de waarnemingen van de Webb-telescoop kan timen om een ​​van de intermitterende emissies op te vangen, noch dat de emissies een significante organische samenstelling zullen hebben. "We verwachten alleen detecties als de pluimen bijzonder actief zijn en als ze organisch rijk zijn, ' zei Villanueva.

Bewijs van leven in de pluimen zou nog ongrijpbaarder kunnen zijn. Villanueva legde uit dat hoewel een chemisch onevenwicht in de pluimen (een onverwachte overvloed of schaarste aan bepaalde chemicaliën) een teken kan zijn van de natuurlijke processen van het microbiële leven, het kan ook worden veroorzaakt door natuurlijke geologische processen.

Hoewel de Webb-telescoop misschien niet concreet kan antwoorden of de ondergrondse oceanen van de manen leven bevatten, Villanueva zei dat het in staat zal zijn om actieve gebieden van de manen te lokaliseren en beter te karakteriseren die verder onderzoek zouden kunnen verdienen. toekomstige missies, zoals NASA's Europa Clipper, waarvan het primaire doel is om te bepalen of Europa bewoonbaar is, zou de gegevens van Webb kunnen gebruiken om op toplocaties voor observatie aan te scherpen.

De James Webb-ruimtetelescoop is de wetenschappelijke aanvulling op de Hubble-ruimtetelescoop van NASA. Het wordt de krachtigste ruimtetelescoop die ooit is gebouwd. Webb is een internationaal project onder leiding van NASA met zijn partners, ESA (European Space Agency) en de Canadian Space Agency.