Laboratorieexperiment har återskapat ytan på Europa, en av Jupiters fyra stora månar, med ett överraskande resultat – Europa lyser i mörkret. Medan vi vanligtvis ser den sida av Europa som vetter mot jorden, visar denna nya studie hur denna värld kan se ut från dess andra sida.

Denna upptäckt är mer än ett intressant faktum om solsystemet – den avslöjar hemligheter om den gåtfulla månen.

Europa på stenarna

Europas isiga yta är rik på salt, bland annat magnesiumsulfat (Epsom-salt) och natriumklorid (vanligt bordssalt). Varje typ av mineral utstrålar specifika våglängder av ljus när de avger energi. Dessa studier visade att salter i den jovianska månens isskorpa kan lysa i mörkret.

Europa är en av vattenvärldarna i vårt solsystem och rymmer ett enormt hav under sin frusna yta.

”Europas ishölje är 15 till 25 kilometer tjockt och flyter på ett hav som är 60 till 150 kilometer djupt. Så även om Europa bara har en fjärdedel av jordens diameter kan dess hav innehålla dubbelt så mycket vatten som alla jordens hav tillsammans”, beskriver NASA.

Gravitationskrafterna mellan Europa, Jupiter och dess följeslagare Io och Ganymedes skapar sprickor i den frusna ytan. På vissa platser stiger detta hav upp genom dessa sprickor i isen. Genom att studera isens yttre yta kan man därför lära sig mer om Europas dolda hav.

Rock, rave and roll

Strålning från Jupiter höjer energinivåerna i saltmolekylerna när månen tar sig fram genom planetsystemet. När dessa molekyler slappnar av frigörs denna energi som synligt ljus.

”Dessa laddade partiklar med hög energi, inklusive elektroner, interagerar med den is- och saltrika ytan, vilket resulterar i komplexa fysikaliska och kemiska processer”, beskriver forskarna i Nature Astronomy.

Som det syns med det mänskliga ögat skulle Europas yta glöda grönt, blått och vitt, beroende på vilka typer av salt som avger ljus. Isen lyste starkast med grönt ljus som liknar en typisk grönskärm som används i film- och videostudior (inklusive Astronomy News with The Cosmic Companion).

Högre koncentrationer av Epsom-salt ökade mängden energi som frigjordes i isen, medan natriumklorid och karbonat hade motsatt effekt.

När Europa kretsar kring Jupiter badar denna lilla måne (något mindre än vår egen planetariska följeslagare) i högenergistrålning, inklusive elektroner.

När dessa elektroner faller på ismånens yta frigörs den inkommande energin i form av ljus, vilket skapar förhållanden där Europa lyser i mörkret.

”Om Europa inte var utsatt för denna strålning skulle den se ut på samma sätt som vår måne ser ut för oss – mörk på skuggsidan”, säger Gudipati. ”Men eftersom den bombarderas av strålningen från Jupiter lyser den i mörkret”, förklarade Murthy Gudipati vid Jet Propulsion Laboratory (JPL).

JPL-teamet byggde ett unikt instrument – Ice Chamber for Europa’s High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (ICE-HEART) – för att undersöka hur organiskt material i en simulerad Europa-miljö skulle reagera på strålning.

Den här upptäckten var en lycklig slump för forskarna.

”Att se natriumklorid-solen med en betydligt lägre nivå av glöd var den aha-upplevelse som ändrade forskningens inriktning”, säger Fred Bateman, medförfattare till en tidskriftsartikel där studien beskrivs i detalj.

Segla i främmande hav

I videon ovan kan du ta en titt på NASA:s kommande Europa Clipper-uppdrag för att utforska ett främmande hav i detalj för första gången. (Videokredit: NASA/JPL)

”Människan kan inte upptäcka nya oceaner om hon inte har modet att förlora kusten ur sikte.” – Andre Gide

Europa Clipper, NASA:s kommande flaggskeppsuppdrag för att utforska den jovianska vattenvärlden, ska skjutas upp någon gång i mitten av 2020-talet. Denna rymdfarkost kommer att undersöka Europa under flera överflygningar av den gåtfulla månen.

Forskare undersöker noggrant kapaciteten hos instrumenten ombord på rymdfarkosten för att se hur denna studie skulle kunna bidra till uppdragets utforskning av den frusna ytan på Europa.

Inom rymdfarkosten kan Europa Clipper Wide Angle Camera samla in en betydande mängd data om saltkoncentrationer på den isiga månen.

Denna kamera, som använder en 4k x 2k CMOS-detektor, har ett synfält på 48 gånger 24 grader. Från en höjd av 50 kilometer över Europa kommer detaljer som är så små som 11 meter att ses som en enda pixel.

Det skulle till och med kunna vara möjligt att ta bilder av Europas ”nattsida”, som lyser i mörkret.

Denna studie fokuserade på Europa, men resultaten kan också tillämpas på andra stora kroppar i miljöer med hög strålning, inklusive Io och Ganymedes i det jovianska systemet.

Europa är en av de mest sannolika platserna i vårt solsystem för att hitta liv. Om någon livsform hittas på Europa – oavsett hur primitiv den är – skulle upptäckten vara en signal om att liv sannolikt kommer att bildas på världar i hela kosmos.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Cosmic Companion av James Maynard, grundare och förläggare av The Cosmic Companion. Han är född i New England och har förvandlats till en ökenråtta i Tucson, där han bor med sin underbara fru Nicole och katten Max. Du kan läsa den ursprungliga artikeln här.

Astronomy News with The Cosmic Companion finns också som en veckovis podcast, som finns på alla större podcastleverantörer. Lyssna in varje tisdag för uppdateringar om de senaste astronomiska nyheterna och intervjuer med astronomer och andra forskare som arbetar för att avslöja universums natur.