Europa’s mogelijke ‘ijsgloed’ kan aanwijzingen bevatten over de samenstelling van het oppervlak
De ijsmaan Europa van Jupiter zou het woord ‘maanlicht’ een geheel nieuwe betekenis kunnen geven. Nieuwe laboratoriumexperimenten suggereren dat de nachtzijde van deze maan in het donker oplicht.
Het oppervlak van Europa, waarvan men denkt dat het voornamelijk waterijs is dat doorspekt is met verschillende zouten, wordt voortdurend gebombardeerd met energetische elektronen door het intense magnetische veld van Jupiter (SN: 19/5/15). Toen onderzoekers die interactie in het laboratorium simuleerden door elektronen op zoute ijsmonsters te schieten, gloeide het ijs. De helderheid van die gloed hing af van het soort zout in het ijs, rapporteren onderzoekers online op 9 november Natuur astronomie.
Als dezelfde interactie op Europa dit nooit eerder vertoonde soort maanlicht creëert, een toekomstige missie daar, zoals NASA’s geplande Europa Clipper-ruimtevaartuig, kunnen deze ijsgloedkaart Europa’s oppervlaktesamenstelling gebruiken. Dat zou op zijn beurt inzicht kunnen geven in het zoutgehalte van de oceaan waarvan wordt gedacht dat het op de loer ligt onder de ijzige korst van Europa (SN: 14-06-19).
“Dat heeft gevolgen voor de temperatuur van dat vloeibare water – het vriespunt; het heeft gevolgen voor de dikte van de ijslaag; het heeft gevolgen voor de bewoonbaarheid van dat vloeibare water ”, zegt Jennifer Hanley, een planetaire wetenschapper bij Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona, niet betrokken bij het nieuwe werk. Europa’s ondergrondse oceaan wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende plekken om buitenaards leven in het zonnestelsel te zoeken (SN: 4/8/20).
De ontdekking van Europa’s potentiële ijsgloed ‘was serendipiteit’, zegt Murthy Gudipati, die de fysica en chemie van ijs bestudeert aan het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië. Gudipati en collega’s gingen oorspronkelijk op zoek naar hoe elektronenbombardementen de chemie van Europa’s oppervlakte-ijs. Maar in videobeelden van hun eerste experimenten merkte het team op dat ijsmonsters die bekogeld waren met elektronen een onverwachte gloed afgeven.
Geïntrigeerd, richtten de onderzoekers hun elektronenstraal op monsters van zuiver waterijs, evenals op waterijs gemengd met verschillende zouten. Elke ijskern werd afgekoeld tot de oppervlaktetemperatuur van Europa (ongeveer –173 ° Celsius) en overspoeld met elektronen die dezelfde energieën hadden als die welke Europa treffen. Meer dan 20 seconden bestraling, een spectrometer gemeten de golflengten van licht, of spectrum, afgegeven door het ijs.
De ijsmonsters gaven allemaal een witachtige gloed af, omdat ze licht uitstraalden op veel verschillende golflengten. Maar de helderheid van elk ijsmonster hing af van de samenstelling. IJs met natriumchloride, ook wel keukenzout of natriumcarbonaat genoemd, leek zwakker dan zuiver waterijs. IJs gemengd met magnesiumsulfaat was daarentegen helderder.
‘Ik was bezig met berekeningen van de achterkant van de envelop [of] wat zou de helderheid van Europa zijn als we erop zouden staan in het donker, ”zegt Gudipati. “Het is ongeveer … net zo helder als ik bij volle maan op het strand loop.”
Op basis van de specificaties die zijn voorgesteld voor een camera om mee te vliegen op de Europa Clipper-missie, schatten Gudipati en collega’s dat het ruimtevaartuig het ijs van Europa kon zien gloeien tijdens een vlucht langs de donkere kant van de maan. Donkere plekken op Europa zouden natriumrijke gebieden kunnen onthullen, terwijl helderdere gebieden rijk kunnen zijn aan magnesium.
Maar het zien van ijsgloed in het laboratorium betekent niet noodzakelijk dat het op dezelfde manier gebeurt op Europa, waarschuwt Hanley. De ijzige maan van Jupiter wordt al veel langer dan 20 seconden beschoten door hoogenergetische elektronen. “Is er ooit een punt waarop je de zouten zou kunnen afbreken en deze gloed stopt met gebeuren?” ze vraagt zich af.
Andere planetaire wetenschappers zijn er ondertussen niet van overtuigd dat het oppervlak van Europa sterk gezouten is. Deze onderzoekers, waaronder Roger Clark van het Planetary Science Institute in Lakewood, Colorado, denken dat de schijnbare hints van zouten op Europa in feite worden veroorzaakt door zuren, zoals zwavelzuur. Het oppervlak van Europa kan zowel zouten als zuren bevatten, zegt Clark. “Wat [the researchers] De volgende stap is het bestralen van zuren … om te zien of ze het verschil kunnen zien tussen zout met waterijs en zuren met waterijs. “