Wetenschappers hebben in gegevens verzameld door het interplanetaire station Galileo 20 jaar geleden nieuw bewijs gevonden van het bestaan van watergeisers op de ijsmaan Europa van Jupiter. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Nature, kort beschreven in een persbericht op de NASA-website.
Europa is de kleinste van de vier grootste manen van Jupiter, de Galilese manen. Zijn straal is 200 kilometer kleiner dan de straal van de maan, en zijn baan is ongeveer 670 duizend kilometer van de gasreus. Bijzondere belangstelling voor dit hemellichaam ontstond eind jaren negentig, toen het bestaan van een oceaan onder het ijs werd voorspeld op basis van de analyse van het magnetische veld van de satelliet, uitgevoerd door Galileo. Aangenomen wordt dat de oceaan minder dan 25 kilometer ijs bevat en dat de diepte honderden kilometers diep is. De oceaan op Europa bevriest niet door de opwarming van het inwendige van de satelliet, die ontstaat onder invloed van de getijdekrachten van Jupiter. Bovendien suggereren wetenschappers het bestaan van geothermische activiteit op de bodem van de oceaan, wat een voldoende voorwaarde kan zijn voor het ontstaan van leven.
Een van de bewijzen van de aanwezigheid van een oceaan op Europa zijn geisers die waterdamp uitstoten, die werd geregistreerd door de Hubble-telescoop in 2012, 2014 en 2016. De uitwerpingen werden gedetecteerd boven het equatoriale gebied en de zuidpool van de satelliet, waren tot 200 kilometer hoog en hadden een onstabiel karakter - de grootste activiteit werd waargenomen wanneer de satelliet zo ver mogelijk van Jupiter verwijderd was. Deze ontdekkingen werden echter gedaan met de limiet van de mogelijkheden van de telescoop en astronomen zouden graag bewijs willen krijgen van het bestaan van geisers in situ.
Astronomen onder leiding van Xianzhe Jia beweren dergelijk bewijs te hebben gevonden door gegevens te analyseren die zijn verzameld door de magnetometer en het PWS-instrument (Plasma Wave Spectrometer) op het Galileo-ruimtevaartuig tijdens twee korte vluchten boven equatoriaal en Zuid-Europa in 1997 en 2000 jaren. Tijdens deze vluchten was de minimale afstand van het ruimtevaartuig tot het ijsoppervlak van de satelliet bijna 200 kilometer, wat momenteel een laagterecord is.
Galileo-magnetometergegevens verkregen tijdens een korte vlucht in december 1997 boven Europa en hun vergelijking met modellen.
Gegevens van het PWS Galileo-instrument verkregen tijdens een close flyby in december 1997 boven Europa, en de berekende dynamiek van veranderingen in plasmadichtheid.
Tijdens een vlucht boven de equatoriale regio van Europa in december 1997, ongeveer een minuut voordat hij het dichtstbijzijnde punt van het oppervlak van de satelliet passeerde, registreerde de magnetometer een verandering in de magnetische veldsterkte met honderden nanotastes in 16 seconden. Op dit moment registreerde het PWS-instrument lokale veranderingen in het elektrische veld en de elektronendichtheid van het plasma dat het apparaat omringt. Om te testen of dergelijke verschijnselen kunnen worden geassocieerd met de passage van het apparaat door de waterpluim (of pluim) van de geiser, hebben astronomen een driedimensionaal magnetohydrodynamisch model gebouwd dat het effect van de uitstoot op de eigenschappen van plasma en velden in de buurt van de satelliet beschrijft. Simulatie volgt het gedrag van ionen O + (representatief voor magnetosferisch plasma), O2 + (representatief voor ionen afkomstig van Europa's oppervlak) en elektronenplasma,en houdt rekening met de processen van ionisatie, opladen en recombinatie in de atmosfeer van Europa, evenals met de parameters van wateremissies verkregen tijdens waarnemingen door verschillende telescopen. Aangenomen werd dat de vorm en structuur van emissies op Europa vergelijkbaar is met de emissies van geisers op de maan van Saturnus, Enceladus.
Geschatte locatie van het vrijkomen van water vanaf het oppervlak van Europa, geregistreerd tijdens de Galileo close flyby in december 1997.
Promotie video:
Het resultaat was dat de modellen de observatiegegevens goed beschrijven en ons in staat stellen om het gebied van de pluimbron, waar de Galileo in december 1997 doorheen vloog, te beperken. In het geval van een korte flyby in 2000, kunnen de observatiegegevens over veranderingen in het magnetische veld niet worden geïnterpreteerd als het effect van een geiseruitstoot. Deze bevindingen onderstrepen de waarde van het verzamelen van gegevens op korte afstanden van of op het satellietoppervlak. Deze uitdaging staat voor een nieuwe generatie missies voor het Jupiter-systeem - de Europa Clipper, Jupiter Icy Moon Explorer en de Joint Europa Mission, die naar verwachting begin 2020 van start gaan.
Alexander Voytyuk
