Laboratoriumexperimenten hebben het oppervlak van Europa, een van de vier grote manen van Jupiter, nagebouwd, met een verrassend resultaat – Europa gloeit in het donker. Terwijl we meestal de kant van Europa zien die naar de aarde is gericht, laat deze nieuwe studie zien hoe deze wereld er van de andere kant uit zou kunnen zien.

Deze ontdekking is meer dan een interessant feit over het zonnestelsel – het onthult geheimen van de raadselachtige maan.

Europa op de rotsen

Het ijzige oppervlak van Europa is rijk aan zout, waaronder magnesiumsulfaat (Epsomzout) en natriumchloride (gewoon tafelzout). Elk type mineraal straalt specifieke golflengten van licht uit wanneer het energie afgeeft. Deze studies hebben aangetoond dat zouten in de ijzige korst van de Joviaanse maan in het donker kunnen gloeien.

Europa is een van de waterwerelden van ons zonnestelsel, die een enorme oceaan onder zijn bevroren oppervlak herbergt.

“Europa’s ijskorst is 15 tot 25 kilometer dik, drijvend op een oceaan van 60 tot 150 kilometer diep. Dus hoewel Europa slechts een vierde van de diameter van de aarde heeft, kan zijn oceaan twee keer zoveel water bevatten als alle oceanen van de aarde bij elkaar,” beschrijft NASA.

Gravitatiekrachten tussen Europa, Jupiter, en zijn metgezellen Io en Ganymedes creëren scheuren in het bevroren oppervlak. Op sommige plaatsen stijgt deze oceaan op door deze scheuren in het ijs. Door het buitenoppervlak van het ijs te bestuderen, kan men dus meer te weten komen over de verborgen oceanen van Europa.

Rock, rave, and roll

Straling van Jupiter verhoogt het energieniveau van zoutmoleculen terwijl de maan zich een weg baant door het planetenstelsel. Wanneer deze moleculen ontspannen, komt deze energie vrij in de vorm van zichtbaar licht.

“Deze hoogenergetische geladen deeltjes, waaronder elektronen, staan in wisselwerking met het ijs- en zoutrijke oppervlak, wat resulteert in complexe fysische en chemische processen,” beschrijven onderzoekers in Nature Astronomy.

Zo gezien door het menselijk oog zou het oppervlak van Europa groen, blauw en wit opgloeien, afhankelijk van de soorten zout die licht uitstralen. Het ijs gloeide het sterkst bij groen licht, vergelijkbaar met een typisch groen scherm dat in film- en videostudio’s wordt gebruikt (waaronder Astronomy News met The Cosmic Companion).

Hogere concentraties Epsomzout verhoogden de hoeveelheid energie die in het ijs vrijkwam, terwijl natriumchloride en carbonaat het tegenovergestelde effect hadden.

Als Europa in een baan om Jupiter draait, wordt deze kleine maan (iets kleiner dan onze eigen planetaire metgezel) overspoeld door hoogenergetische straling, waaronder elektronen.

Als deze elektronen op het oppervlak van de ijzige maan vallen, komt de binnenkomende energie vrij in de vorm van licht, waardoor de omstandigheden ontstaan waarin Europa oplicht in het donker.

“Als Europa niet onder deze straling zou staan, zou hij eruitzien zoals onze maan er voor ons uitziet – donker aan de schaduwzijde,” zei Gudipati. “Maar omdat het gebombardeerd wordt door de straling van Jupiter, gloeit het in het donker,” legde Murthy Gudipati van het Jet Propulsion Laboratory (JPL) uit.

Het JPL-team bouwde een uniek instrument – de Ice Chamber for Europa’s High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (ICE-HEART) – om te onderzoeken hoe organisch materiaal in een gesimuleerde Europa-omgeving op straling zou reageren.

Deze ontdekking was een gelukkig stukje serendipiteit voor de onderzoekers.

“Het zien van de natriumchloride pekel met een aanzienlijk lager niveau van gloed was het ‘aha’ moment dat de loop van het onderzoek veranderde,” zei Fred Bateman, co-auteur van een tijdschriftartikel waarin de studie wordt gedetailleerd.

Sailing the Alien Seas

In de video hierboven, neem een kijkje naar de aanstaande Europa Clipper missie van NASA om voor de eerste keer een buitenaardse oceaan in detail te verkennen. (Video credit: NASA/JPL)

“De mens kan geen nieuwe oceanen ontdekken als hij niet de moed heeft om de kust uit het oog te verliezen.” – Andre Gide

De Europa Clipper, NASA’s aanstaande vlaggenschip om de Joviaanse waterwereld te verkennen, moet ergens halverwege de jaren 2020 worden gelanceerd. Dit ruimtevaartuig zal Europa onderzoeken tijdens meerdere flybys van de raadselachtige maan.

Onderzoekers onderzoeken nauwkeurig de mogelijkheden van de instrumenten aan boord van het ruimtevaartuig om te zien hoe deze studie zou kunnen helpen bij die missie’s verkenning van het bevroren oppervlak van Europa.

Aan boord van het ruimtevaartuig zou de Europa Clipper Wide Angle Camera een aanzienlijke hoeveelheid gegevens kunnen verzamelen over zoutconcentraties op de ijzige maan.

Deze camera, die gebruik maakt van een 4k x 2k CMOS-detector, heeft een gezichtsveld van 48 bij 24 graden. Vanaf een hoogte van 50 kilometer boven Europa, zullen details zo klein als 11 meter in doorsnee te zien zijn als een enkele pixel.

Het zou zelfs mogelijk kunnen zijn om beelden te maken van de “nachtzijde” van Europa, oplichtend in het donker.

Deze studie richtte zich op Europa, maar de bevindingen kunnen ook van toepassing zijn op andere grote lichamen in omgevingen met veel straling, waaronder Io en Ganymedes in het Joviaanse systeem.

Europa is een van de meest waarschijnlijke plaatsen in ons zonnestelsel om leven te vinden. Als er levensvormen op Europa worden gevonden – hoe primitief ook – zou de ontdekking een signaal zijn dat het waarschijnlijk is dat er leven zal ontstaan op werelden in de hele kosmos.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Cosmic Companion door James Maynard, oprichter en uitgever van The Cosmic Companion. Hij is afkomstig uit New England en woont nu in de woestijn van Tucson, waar hij woont met zijn lieve vrouw Nicole en Max de kat. U kunt dit originele stuk hier lezen.

Astronomy News with The Cosmic Companion is ook beschikbaar als wekelijkse podcast, te beluisteren via alle grote podcastproviders. Stem elke dinsdag af op de podcast voor het laatste nieuws over astronomie en interviews met astronomen en andere onderzoekers die werken aan de ontrafeling van de aard van het heelal.