Wetenschap
Planetaire wetenschappers gebruiken natuurkunde en afbeeldingen van inslagkraters om de dikte van het ijs op Europa te meten
Soms is planetaire fysica alsof je in een sneeuwballengevecht zit. De meeste mensen kunnen, als ze een reeds gevormde sneeuwbal in handen krijgen, hun ervaring en het gevoel van de bal gebruiken om te raden uit wat voor soort sneeuw deze bestaat:compact en donzig, of nat en ijskoud.
Met behulp van bijna dezelfde principes zijn planetaire wetenschappers erin geslaagd de structuur van Europa, de ijskoude maan van Jupiter, te bestuderen.
Europa is een rotsachtige maan, de thuisbasis van zoutwateroceanen die twee keer zo groot zijn als die van de aarde, ingekapseld in een schil van ijs. Wetenschappers hebben lang gedacht dat Europa een van de beste plekken in ons zonnestelsel zou kunnen zijn om naar niet-aards leven te zoeken. De waarschijnlijkheid en de aard van dat leven zijn echter sterk afhankelijk van de dikte van de ijslaag, iets wat astronomen nog niet hebben kunnen vaststellen.
Een team van experts op het gebied van de planetaire wetenschap, waaronder Brandon Johnson, universitair hoofddocent, en Shigeru Wakita, een onderzoekswetenschapper, bij de afdeling Aard-, Atmosferische en Planetaire Wetenschappen van het Purdue University's College of Science, heeft aangekondigd in een nieuw artikel gepubliceerd in Wetenschappelijke vooruitgang dat de Europese ijsschelp minstens 20 kilometer dik is.
Om tot hun conclusie te komen, bestudeerden de wetenschappers grote kraters op Europa, waarbij ze verschillende modellen gebruikten om te bepalen welke combinatie van fysieke kenmerken zo'n oppervlaktestructuur zou kunnen hebben gecreëerd.
"Dit is het eerste werk dat is gedaan aan deze grote krater op Europa", zei Wakita. "Eerdere schattingen lieten een heel dunne ijslaag over een dikke oceaan zien. Maar ons onderzoek toonde aan dat er een dikke laag moet zijn - zo dik dat convectie in het ijs, waarover eerder werd gedebatteerd, waarschijnlijk is."
Met behulp van gegevens en afbeeldingen van het ruimtevaartuig Galileo, dat Europa in 1998 bestudeerde, analyseerde Johnson de inslagkraters om waarheden over de structuur van Europa te ontcijferen. Johnson is een expert op het gebied van planetaire fysica en kolossale botsingen en heeft bijna elk belangrijk planetair lichaam in het zonnestelsel bestudeerd. Wetenschappers hebben lang gedebatteerd over de dikte van de Europese ijskap; niemand is er geweest om het direct te meten, dus wetenschappers maken op creatieve wijze gebruik van het beschikbare bewijsmateriaal:de kraters op het ijskoude oppervlak van Europa.
"Inslagkraters zijn het meest alomtegenwoordige oppervlakteproces dat planetaire lichamen vormgeeft", zei Johnson. “Kraters zijn te vinden op bijna elk vast lichaam dat we ooit hebben gezien. Ze zijn een belangrijke aanjager van verandering in planetaire lichamen.
‘Wanneer zich een inslagkrater vormt, onderzoekt deze feitelijk de ondergrondse structuur van een planetair lichaam. Door de afmetingen en vormen van kraters op Europa te begrijpen en hun vorming te reproduceren met numerieke simulaties, kunnen we informatie afleiden over hoe dik de ijslaag is. is."
Europa is een bevroren wereld, maar het ijs beschermt een rotsachtige kern. Het ijskoude oppervlak staat echter niet stil. Platentektoniek en convectiestromen in de oceanen en het ijs zelf verversen het oppervlak vrij vaak. Dit betekent dat het oppervlak zelf slechts 50 miljoen tot 100 miljoen jaar oud is – wat oud klinkt voor kortlevende organismen zoals de mens, maar jong is wat de geologische perioden betreft.
Dat gladde, jonge oppervlak betekent dat kraters duidelijk gedefinieerd zijn, gemakkelijker te analyseren en niet erg diep. Hun impact vertelt wetenschappers meer over de ijzige schil van de maan en de wateroceaan beneden, in plaats van veel informatie over het rotsachtige hart ervan over te brengen.
"Het begrijpen van de dikte van het ijs is van cruciaal belang voor het theoretiseren over mogelijk leven op Europa", zei Johnson. ‘Hoe dik de ijslaag is, bepaalt welke processen er plaatsvinden, en dat is erg belangrijk voor het begrijpen van de uitwisseling van materiaal tussen het oppervlak en de oceaan. Dat zal ons helpen begrijpen hoe allerlei soorten processen op Europa plaatsvinden. – en help ons de mogelijkheid van leven te begrijpen."