Nattigheid in het zonnestelsel

Een gigantische zee klotst onder de ijskappen van Jupitermaan Europa. Dat blijkt uit nieuwe foto’s van de Hubbletelescoop. Daarmee komt de teller van hemellichamen met water op 12 – en is er nog meer kans om leven te vinden.

Een gigantische zee klotst onder de ijskappen van Jupitermaan Europa. Dat blijkt uit nieuwe foto’s van de Hubbletelescoop. Daarmee komt de teller van hemellichamen met water op 12 – en is er nog meer kans om leven te vinden.

NASA

Honderden meters dikke lagen ijs verpakken de Jupitermaan Europa in een grijzig, keihard en pokdalig pantser, waar de temperatuur zomaar -220 °C kan bereiken. De maan komt naar voren als een vijandig ijsrijk, waar ieder levend wezen ver vandaan zou moeten blijven.

Maar op verschillende plaatsen scheurt het ijs en spuiten er om de zoveel tijd 200 kilometer hoge zuilen van waterdamp de ruimte in. Dat is te zien op nieuwe foto’s van de ruimtetelescoop Hubble, die het maantje 15 maanden heeft geobserveerd.

De zuilen bestaan vermoedelijk uit vloeibaar water, dat uit de scheuren in de ijskap schiet en in de ruimte direct verdampt. De astronomen die hier onderzoek naar doen, maken eruit op dat er een zee onder de ijskap van de maan schuilgaat, die wel twee keer zo veel water bevat als de hele aardbol.

🎬 Zuilen van waterdamp op de Jupitermaan Europa:

© NASA Goddard

Het is een van de vele ontdekkingen van de laatste jaren die erop wijzen dat diverse hemellichamen in ons stelsel kilometers diepe ondergrondse zeeën bevatten – waar best eens leven zou kunnen zijn.

Astronomen gaan water achterna

De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA zoekt naar leven volgens de mantra ‘het water achterna’. Op aarde zijn overal waar er vloeibaar water is, namelijk levende organismen gevonden, en de astronomen hopen dat dit ook elders in het heelal geldt.

Water is vloeibaar bij een temperatuur waarbij levende organismen ook gedijen. Bovendien is vloeibaar water een geweldig oplosmiddel, dat voedingsstoffen de cellen in helpt.

Vloeibaar water in combinatie met zouten en mineralen is dan ook de perfecte basis voor leven. En als dat ook nog gepaard gaat met energie, dan kunnen de astromen hun geluk helemaal niet op.

Dankzij talrijke onbemande sondes en observaties met telescopen is de lijst met hemellichamen in het zonnestelsel die vloeibaar water kunnen bevatten, sinds de jaren 1990 pijlsnel aangegroeid.

Inmiddels staan er wel 12 planeten, dwergplaneten en manen op, die niet alleen sterk variëren qua omvang, maar ook verspreid zijn over het hele zonnestelsel.

Water op aarde is een plasje

Diverse hemellichamen in het zonnestelsel bevatten vermoedelijk veel meer water dan de aarde.

Van die objecten bevatten de Jupitermanen Ganymedes en Europa en de Saturnusmaan Enceladus vrijwel zeker vloeibaar water – al is dit momenteel nog niet door onderzoeken bevestigd.

De drie manen van Jupiter en Saturnus zijn volgens de astronomen ook de meest waarschijnlijke plekken met vloeibaar water in het zonnestelsel.

Toch bevinden de drie ijsmanen zich, net als hun planeet, bij lange na niet in de bewoonbare zone van het zonnestelsel, waar de temperatuur hoog genoeg is voor vloeibaar water.

Jupiter knijpt de ijsmaan fijn

De astronomen hebben hun oog allang op Europa laten vallen, die zo groot is als de maan van de aarde en daarmee de kleinste van de vier grote Jupitermanen. En nieuwe foto’s van de Hubbletelescoop versterken het vermoeden dat de maan water bevat.

Een onderzoeksteam onder leiding van de astronoom William Sparks van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, VS, paste een techniek toe die normaal wordt gebruikt om vast te stellen of een planeet rond een vreemde ster een atmosfeer heeft.

© Mikkel Juul Jensen

Zo weten we of er water is

De verre hemellichamen geven zelf aan of ze al dan niet water bevatten – om vloeibaar water in het zonnestelsel te vinden, hoeven astronomen alleen maar naar zeven factoren te kijken.

De Hubbletelescoop observeerde Europa 15 maanden lang terwijl hij voor Jupiter langs trok. Zo kon hij de maan fotograferen tegen de lichte achtergrond van Jupiter.

Op de foto’s waren onregelmatigheden op het oppervlak van Europa te zien die het licht van Jupiter met gelijke tussenpozen blokkeerden.

Astronomen denken dat het 200 kilometer hoge stoomzuilen zijn, die ontstaan als vloeibaar water door scheuren in de ijslagen van de maan schiet en in de koude ruimte onmiddellijk verdampt.

Europa heeft heel wat van zijn ‘baas’ Jupiter te verduren. Jupiter is de grootste planeet van het zonnestelsel en heeft 318 keer zo veel massa als de aarde.

Met die enorme massa trekt hij constant aan zijn maan. Het is alsof je met twee vingers een kers plet. De pit van de kers is dan de harde kern van Europa, het vruchtvlees is water en de schil is de ijslaag.

Als je in de kers knijpt, scheurt het schilletje en loopt het sap eruit. Dat gebeurt volgens de onderzoekers ook als de geisers 200 kilometer hoge stoomzuilen het heelal in spuiten.

Dat gaat gepaard met zo’n enorme hoeveelheid energie dat het water, dat de vorm van ijs heeft, smelt en vloeibaar wordt tot op een paar kilometer onder de buitenste ijslaag.

De astronomen hebben berekend dat de gravitatiewerking van Jupiter op Europa zo hevig is dat het water onder de ijskappen bij eb 200 meter lager staat dan bij vloed.

Dat is alleen mogelijk als er een vloeistof – en dus geen ijs – onder de ijskorst van Europa zit.

© Claus Lunau

Maan heeft twee keer zo veel zee als de aarde

Astronomen hebben in 2016 sterke aanwijzingen gevonden dat er onder de ijskap op de maan Europa, die om Jupiter draait, een kolossale zee met vloeibaar water is. Vergeleken met de 200 km hoge stoomzuilen die door het ijs van Europa breken, zijn de gletsjers hier op aarde maar kinderspel.

De vondst van geisers op Europa komt overeen met een onderzoek uit 2012.

De meest recente en sterke aanwijzingen dat de maan een ondergrondse zee bevat, zijn goed nieuws voor astronomen, want de ontdekking betekent dat een robotsonde niet door de ijskappen van de maan heen hoeft te boren als de wetenschappers met zekerheid willen vaststellen dat er water is.

In plaats daarvan kan een ruimtevaartuig gewoon een aantal keer langs de geisers vliegen en meten of ze water bevatten.

Marsgrond is één grote zandbak

Astronomen zoeken niet alleen heel ver in het zonnestelsel naar water, maar ook op onze buurplaneet Mars. De resultaten zijn hier echter lang niet zo veelbelovend.

Volgens de astronomen was Mars zo’n 4 miljard jaar geleden net zo nat als de aarde. Maar het magnetisch veld dat de planeet beschermt tegen de straling van de zon (de zonnewind), is veel zwakker dan dat van de aarde, waardoor Mars een veel ijlere atmosfeer heeft.

De MAVEN-sonde van NASA achterhaalde in 2015 dat het constante deeltjesbombardement van de zonnewind zo’n 100 gram gassen per seconde aan de atmosfeer onttrekt. Zo kan Mars zijn vloeibare water niet meer vasthouden, waardoor er nu alleen ijs diep onder de bodem zit.

In de jaren 2020 willen de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en NASA allebei nieuwe vaartuigen naar Jupiter sturen om zijn ijzige manen nader te kunnen bestuderen.

In het najaar van 2015 verkondigde NASA dat er sporen van zout water waren gevonden dat van de kraters van Mars af stroomt.

De sporen bestonden uit lange, donkere strepen, die ’s zomers op de kraters verschenen en ’s winters weer verdwenen. Maar uit latere onderzoeken van de sonde Mars Odyssey bleek dat de strepen hooguit 3 procent water bevatten – net zo veel als een woestijn op aarde.

In het ergste geval zit er zelfs helemaal geen vloeibaar water in de strepen, maar bestaan ze uit zouten die wat watermoleculen uit de atmosfeer halen.

In dat laatste geval moet er een andere verklaring zijn voor het verschijnen en weer verdwijnen van de strepen.

Een rover als de Curiosity, die momenteel rondrijdt op Mars, kan daarnaar zoeken. NASA overweegt dan ook de robot naar de gebieden in kwestie te laten rijden om bodemmonsters te nemen.

Pluto heeft verrassing in petto

In 2016 dook er nog een verrassing op in verband met de zoektocht naar vloeibaar water. De dwergplaneet Pluto, die zich voorbij de verste planeet van het zonnestelsel bevindt, Neptunus, heeft mogelijk een zee. Het water bevriest wel, maar kan nog vloeibaar zijn.

In de jaren 2020 krijgen de reuzen van ons stelsel bezoek van sondes die erlangs scheren om nieuwe bewijzen van vloeibaar water te leveren. En dat is nog maar het begin. In de toekomst gaan duikboten in de ondergrondse zeeën op zoek naar sporen van leven.

© NASA

NASAsonde scheert 45 keer langs europa

Enorme stralingsgordels bedreigen ruimtevaartuigen in de buurt van Jupiter. Als NASA in de jaren 2020 een sonde naar Europa stuurt om deze maan te bestuderen, moet hij dus een baan om Jupiter volgen waarbij hij maar kort blootstaat aan de straling.

©

Duikboot verkent titanzee

Saturnus’ grootste maan, Titan, heeft iets bijzonders: zeeën van vloeibaar methaan. NASA wil die zeeën grondig onderzoeken met een zelfsturende duikboot, de Titan Submarine, die langs de kusten moet varen en in de noordelijke zee moet duiken, Kraken Mare.

© M. Caroll/ESA

Sonde bezoekt drie manen

De Europese sonde JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) vertrekt in 2022 naar de manen Ganymedes, Callisto en Europa, die allemaal om Jupiter draaien. Mogelijk hebben de drie manen de juiste omstandigheden voor vloeibaar water en leven.

Op nieuwe foto’s van het ruimtevaartuig New Horizons uit 2015 is te zien dat Pluto bepaalde tektonische trekjes heeft, waaraan af te lezen valt dat de dwerg uitdijt.

Dat kan komen doordat een zee geleidelijk aan het bevriezen is, want water zet uit als het ijs wordt. Op grond van de observaties heeft een onderzoeksteam van de Amerikaanse Brown University de ontwikkeling van de temperatuur van Pluto in een nieuw model gezet.

Als de zee al volledig bevroren zou zijn, dan zou het ijs – door de hoge druk en de lage temperaturen in het binnenste van Pluto – vrij snel compact worden.

Daardoor zou de dwergplaneet zich samentrekken, maar daar is niets van te merken. Het team gaat er om die reden vanuit dat het water onder de ijskap nog enigszins vloeibaar is.

En Pluto is niet de laatste plek waar we vloeibaar water zoeken. In de jaren 2020 willen de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en NASA allebei nieuwe vaartuigen naar Jupiter sturen om zijn ijzige manen nader te kunnen bestuderen.

Op termijn is het echter niet genoeg om erlangs te scheren; de vaartuigen moeten er ooit landen. Dat vergt het nodige van de meetapparatuur, die moet werken bij een stralingsniveau dat kortsluiting kan geven.

Om de ondergrondse zee goed te kunnen verkennen moeten ingenieurs onbemande duikboten ontwerpen die er kopje onder in kunnen gaan, en kunnen achterhalen of het water ook levende wezens huisvest.