Een onderzoek van de Brown University levert nieuw bewijs dat de ijzige schil van Jupiters maan Europa platentektoniek kan hebben die vergelijkbaar is met die op aarde. De aanwezigheid van plaattektonische activiteit zou belangrijke implicaties kunnen hebben voor de mogelijkheid van leven in de oceaan waarvan wordt aangenomen dat het onder het oppervlak van de maan bestaat.

De studie, gepubliceerd in Journal of Geophysical Research:Planeten , gebruikt computermodellering om aan te tonen dat subductie - wanneer een tektonische plaat onder een andere schuift en diep in het binnenste van een planeet zakt - fysiek mogelijk is in de ijsschil van Europa. De bevindingen ondersteunen eerdere studies van Europa's oppervlaktegeologie die gebieden vonden waar de ijsschil van de maan lijkt uit te breiden op een manier die vergelijkbaar is met de zich in het midden van de oceaan verspreidende ruggen op aarde. De mogelijkheid van subductie voegt nog een stukje toe aan de tektonische puzzel.

"We hebben dit bewijs van uitbreiding en verspreiding, dus de vraag wordt waar dat materiaal naartoe gaat?" zei Brandon Johnson, een assistent-professor in Brown's Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences en een hoofdauteur van de studie. "Op aarde, het antwoord is subductiezones. Wat we laten zien is dat onder redelijke aannames voor de omstandigheden op Europa, subductie kan daar ook plaatsvinden, dat is echt spannend."

Een deel van de opwinding, Johnson zegt, is dat oppervlaktekorst voor het leven is verrijkt met oxidanten en ander chemisch voedsel. Subductie zorgt ervoor dat voedsel in contact kan komen met de ondergrondse oceaan waarvan wetenschappers denken dat die waarschijnlijk onder het ijs van Europa bestaat.

"Als er inderdaad leven is in die oceaan, subductie biedt een manier om de voedingsstoffen te leveren die het nodig heeft, ' zei Johnson.

Subductie op ijs

Op aarde, subductie wordt grotendeels aangedreven door verschillen in temperatuur tussen een dalende plaat en de omringende mantel. Korstmateriaal is veel koeler dan mantelmateriaal, en dus dichter. Die verhoogde dichtheid zorgt voor het negatieve drijfvermogen dat nodig is om een ​​plaat diep in de mantel te laten zinken.

Hoewel eerdere geologische studies hadden gesuggereerd dat zoiets als subductie op Europa zou kunnen gebeuren, het was niet precies duidelijk hoe dat proces zou werken op een ijzige wereld. Er is bewijs, Johnson zegt, dat Europa's ijsschelp uit twee lagen bestaat:een dun buitenste deksel van zeer koud ijs dat bovenop een laag iets warmer ligt, convectie ijs. Als een bord van het buitenste ijsdeksel naar beneden werd geduwd in het warmere ijs eronder, de temperatuur zou snel opwarmen tot die van het omringende ijs. Bij het punt, de plaat zou dezelfde dichtheid hebben als het omringende ijs en zou daarom stoppen met dalen.

Maar het model ontwikkeld door Johnson en zijn collega's toonde een manier waarop subductie op Europa kon plaatsvinden, ongeacht temperatuurverschillen. Het model toonde aan dat als er verschillende hoeveelheden zout in de oppervlakte-ijsschelp waren, het zou de nodige dichtheidsverschillen kunnen opleveren voor een plaat om te subduceren.

"Zout toevoegen aan een ijsplaat zou zijn als het toevoegen van kleine gewichten, omdat zout dichter is dan ijs, Johnson zei. "Dus in plaats van temperatuur, we laten zien dat verschillen in het zoutgehalte van het ijs subductie op Europa mogelijk kunnen maken."

En er is goede reden om te vermoeden dat er op Europa variaties in zoutgehalte bestaan. Er is geologisch bewijs voor incidentele opwelling van water uit de ondergrondse oceaan van Europa - een proces dat vergelijkbaar is met het opwellen van magma uit de aardmantel. Die opwelling zou een hoog zoutgehalte achterlaten in de korst waaronder het opstijgt. Er is ook een mogelijkheid van cryovulkanisme, waar de inhoud van de zoute oceaan daadwerkelijk op het oppervlak sproeit.

Naast het versterken van de pleidooien voor een bewoonbare oceaan op Europa, Johnson zegt, het onderzoek suggereert ook een nieuwe plek in het zonnestelsel om een ​​proces te bestuderen dat een cruciale rol heeft gespeeld in de evolutie van onze eigen planeet.

"Het is fascinerend om te bedenken dat we ergens anders dan op aarde platentektoniek hebben, ' zei hij. 'Denken vanuit het standpunt van vergelijkende planetologie, als we nu platentektoniek kunnen bestuderen op deze heel andere plaats, het kan ons misschien helpen begrijpen hoe platentektoniek op aarde is begonnen."

Johnson's co-auteurs op het papier - Rachel Sheppard, Alyssa Pascuzzo, Elizabeth Fisher en Sean Wiggins - zijn allemaal afgestudeerde studenten bij Brown. Ze namen een les die Johnson aanbood genaamd Ocean Worlds, die zich richtten op lichamen zoals Europa waarvan wordt gedacht dat ze oceanen hebben onder ijzige schelpen.

"Deze paper is ontstaan ​​als een klassenproject dat we samen hebben gedaan, "Johnson zei, "en het is opwindend dat we met een aantal interessante resultaten zijn gekomen."