Pluimen waterdamp die vanuit Jupiters maan Europa de ruimte in kunnen ontsnappen, kunnen vanuit de ijzige korst zelf komen, volgens nieuw onderzoek. Een model schetst een proces voor pekel, of met zout verrijkt water, bewegen in de schil van de maan en uiteindelijk waterzakken vormen - zelfs meer geconcentreerd met zout - die zouden kunnen uitbarsten.

Europa-wetenschappers hebben de mogelijke pluimen op Europa beschouwd als een veelbelovende manier om de bewoonbaarheid van de ijzige maan van Jupiter te onderzoeken, vooral omdat ze de mogelijkheid bieden om rechtstreeks te worden bemonsterd door ruimtevaartuigen die er doorheen vliegen. De inzichten in de activiteit en samenstelling van de ijsschelp die Europa's wereldwijde, innerlijke oceaan kan helpen bepalen of de oceaan de ingrediënten bevat die nodig zijn om het leven te ondersteunen.

Dit nieuwe werk dat een extra scenario biedt voor sommige pluimen, stelt voor dat ze afkomstig kunnen zijn van waterzakken ingebed in de ijzige schaal in plaats van water dat vanuit de oceaan eronder naar boven wordt gestuwd. De bron van de pluimen is belangrijk:water dat afkomstig is uit de ijzige korst wordt als minder gastvrij voor het leven beschouwd dan de mondiale binnenoceaan, omdat het waarschijnlijk de energie mist die een noodzakelijk ingrediënt voor leven is. In de oceaan van Europa, dat energie zou kunnen komen van hydrothermale bronnen op de zeebodem.

"Begrijpen waar deze waterpluimen vandaan komen, is erg belangrijk om te weten of toekomstige Europa-ontdekkingsreizigers een kans zouden kunnen hebben om daadwerkelijk leven vanuit de ruimte te detecteren zonder Europa's oceaan te onderzoeken, " zei hoofdauteur Gregor Steinbrügge, een postdoctoraal onderzoeker aan de Stanford's School of Earth, Energie &Milieuwetenschappen.

Met behulp van afbeeldingen verzameld door NASA's Galileo-ruimtevaartuig, de onderzoekers ontwikkelden een model om voor te stellen hoe een combinatie van bevriezing en drukverhoging kan leiden tot een cryovulkaanuitbarsting, of een uitbarsting van ijskoud water. De resultaten, gepubliceerd op 10 november in Geofysische onderzoeksbrieven , kan licht werpen op uitbarstingen op andere ijzige lichamen in het zonnestelsel.

De onderzoekers richtten hun analyses op Manannán, een 18 mijl brede (29 kilometer brede) krater op Europa die het gevolg was van een inslag met een ander hemellichaam tientallen miljoenen jaren geleden. Redenerend dat een dergelijke botsing enorme hitte zou hebben gegenereerd, ze modelleerden hoe het gesmolten ijs en de daaropvolgende bevriezing van de waterzak in de ijzige schaal het onder druk had kunnen zetten en ervoor kon zorgen dat het water uitbarstte.

"De komeet of asteroïde die de ijsschelp raakte, was in feite een groot experiment dat we gebruiken om hypothesen te construeren om te testen, " zei co-auteur Don Blankenship, senior onderzoeker aan het University of Texas Institute for Geophysics (UTIG) en hoofdonderzoeker van het radarinstrument, REDEN (Radar for Europa Assessment and Sounding:Ocean to Near-surface), die zal vliegen aan boord van NASA's komende Europa Clipper-ruimtevaartuig. "Ons model maakt specifieke voorspellingen die we kunnen testen met behulp van gegevens van de radar en andere instrumenten op Europa Clipper."

Het model geeft aan dat toen het water van Europa na de inslag gedeeltelijk in ijs bevroor, overgebleven waterplassen zouden in het oppervlak van de maan kunnen zijn ontstaan. Deze zoute waterzakken kunnen zijwaarts door Europa's ijsschelp bewegen door aangrenzende ijsgebieden te smelten en daardoor nog zouter worden in het proces.

Een zoute drijvende kracht

Het model stelt voor dat wanneer een migrerende pekelzak het centrum van de Manannán-krater bereikte, het kwam vast te zitten en begon te bevriezen, het genereren van druk die uiteindelijk resulteerde in een pluim, geschat op meer dan een mijl hoog (1,6 kilometer) te zijn geweest. De uitbarsting van deze pluim liet een onderscheidend kenmerk achter:een spinvormig kenmerk op het oppervlak van Europa dat werd waargenomen door Galileo-beeldvorming en opgenomen in het model van de onderzoekers.

"Hoewel pluimen gegenereerd door migratie van pekelzakken geen direct inzicht zouden geven in Europa's oceaan, onze bevindingen suggereren dat de ijsschelp van Europa zelf erg dynamisch is, " zei co-hoofdauteur Joana Voigt, een afgestudeerde onderzoeksassistent aan de Universiteit van Arizona, in Tucson.

De relatief kleine omvang van de pluim die zich bij Manannán zou vormen, geeft aan dat inslagkraters waarschijnlijk de bron van andere, grotere pluimen op Europa die zijn verondersteld op basis van gegevens van Galileo en NASA's Hubble Space Telescope, aldus onderzoekers. Maar het proces dat voor de uitbarsting van Manannán is gemodelleerd, zou op andere ijzige lichamen kunnen plaatsvinden, zelfs zonder een impactgebeurtenis.

"Het werk is spannend, omdat het het groeiende aantal onderzoeken ondersteunt waaruit blijkt dat er meerdere soorten pluimen op Europa kunnen zijn, "Zei Robert Pappalardo van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië en projectwetenschapper van de Europa Clipper-missie. "Het begrijpen van pluimen en hun mogelijke bronnen draagt ​​sterk bij aan het doel van Europa Clipper om de bewoonbaarheid van Europa te onderzoeken."

Missies zoals Europa Clipper dragen bij op het gebied van astrobiologie, het interdisciplinaire onderzoek naar de variabelen en omstandigheden van verre werelden die het leven zoals wij dat kennen zouden kunnen herbergen. Hoewel Europa Clipper geen levensdetectiemissie is, het zal gedetailleerde verkenningen van Europa uitvoeren en onderzoeken of de ijzige maan, met zijn ondergrondse oceaan, heeft het vermogen om het leven te ondersteunen. Inzicht in de bewoonbaarheid van Europa zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe het leven zich op aarde heeft ontwikkeld en het potentieel om leven buiten onze planeet te vinden.