NASA's Hubble Space Telescope-waarnemingen van Jupiter's ijzige maan Europa hebben de aanwezigheid van aanhoudende waterdamp onthuld, maar, mysterieus, slechts op één halfrond.

Europa herbergt een uitgestrekte oceaan onder zijn ijzige oppervlak, die voorwaarden zouden kunnen bieden die voor het leven gastvrij zijn. Dit resultaat bevordert het begrip van astronomen van de atmosferische structuur van ijzige manen, en helpt de basis te leggen voor geplande wetenschappelijke missies naar het Jupiterstelsel om, gedeeltelijk, onderzoeken of een omgeving op een halve miljard mijl van de zon leven zou kunnen ondersteunen.

Eerdere waarnemingen van waterdamp op Europa zijn in verband gebracht met pluimen die door het ijs uitbarsten, zoals gefotografeerd door Hubble in 2013. Ze zijn analoog aan geisers op aarde, maar strekken zich uit over meer dan 60 mijl hoog. Ze produceren tijdelijke klodders waterdamp in de atmosfeer van de maan, dat is slechts een miljardste van de oppervlaktedruk van de atmosfeer van de aarde.

De nieuwe resultaten, echter, tonen vergelijkbare hoeveelheden waterdamp verspreid over een groter gebied van Europa in Hubble-waarnemingen van 1999 tot 2015. Dit suggereert een langdurige aanwezigheid van een waterdampatmosfeer alleen op het achterblijvende halfrond van Europa - dat deel van de maan dat altijd tegenover zijn bewegingsrichting langs zijn baan. De oorzaak van deze asymmetrie tussen het voorste en achterste halfrond wordt niet volledig begrepen.

Deze ontdekking is afgeleid van een nieuwe analyse van Hubble-archiefbeelden en spectra, met behulp van een techniek die onlangs resulteerde in de ontdekking van waterdamp in de atmosfeer van Jupiters maan Ganymedes, door Lorenz Roth van het KTH Royal Institute of Technology, Ruimte- en plasmafysica, Zweden.

"De waarneming van waterdamp op Ganymedes, en aan de achterkant van Europa, bevordert ons begrip van de atmosferen van ijzige manen, "zei Roth. "Echter, de detectie van een stabiele waterovervloed op Europa is iets verrassender dan op Ganymedes, omdat de oppervlaktetemperaturen van Europa lager zijn dan die van Ganymedes."

Europa weerkaatst meer zonlicht dan Ganymedes, het oppervlak 60 graden Fahrenheit koeler houden dan Ganymedes. Overdag hoog op Europa is een ijskoude min 260 graden Fahrenheit. Nog, zelfs bij de lagere temperatuur, de nieuwe waarnemingen suggereren dat waterijs sublimeert - dat wil zeggen, direct transformeren van vast naar damp zonder vloeibare fase - van het oppervlak van Europa, net als op Ganymedes.

Om deze ontdekking te doen, Roth dook in archief Hubble-datasets, het selecteren van ultraviolette waarnemingen van Europa uit 1999, 2012, 2014 en 2015 terwijl de maan zich op verschillende orbitale posities bevond. Deze waarnemingen zijn allemaal gedaan met Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). Dankzij de ultraviolette STIS-waarnemingen kon Roth de overvloed aan zuurstof bepalen - een van de bestanddelen van water - in de atmosfeer van Europa, en door de sterkte van de emissie bij verschillende golflengten te interpreteren, kon hij de aanwezigheid van waterdamp afleiden.

Deze detectie maakt de weg vrij voor diepgaande studies van Europa door toekomstige sondes, waaronder NASA's Europa Clipper en de Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) missie van de European Space Agency (ESA). Het begrijpen van de vorming en evolutie van Jupiter en zijn manen helpt astronomen ook om inzicht te krijgen in Jupiter-achtige planeten rond andere sterren.

Deze resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven .