Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

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.

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:

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.

  • © NASA

    Aarde

    Straal hemellichaam: 6371 km
    Water: 1386 miljoen km3

  • © NASA/JPL/DLR

    Europa

    Straal hemellichaam: 1565 km
    Water: 2854 miljoen km3

  • © NOAA

    Ganymedes

    Straal hemellichaam: 2631 km
    Water: 54.361 miljoen km3

  • © NASA/JPL/DLR

    Callisto

    Straal hemellichaam: 2410 km
    Water: 24.429 miljoen km3

  • © NASA

    Titan

    Straal hemellichaam: 2576 km
    Water: 28.280 miljoen km3

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.

  • Slingerende vaartuigen

    Een ruimtevaartuig beschrijft geen perfecte cirkel om een hemellichaam, want zijn baan en snelheid variëren door het gravitatieveld. Op basis van de afwijkingen berekenen de astronomen uit welke materialen het object bestaat en zien ze of de bestanddelen van water aanwezig zijn.

  • Slome neutronen

    Als kosmische straling een object treft, ontstaat er een wolk deeltjes van onder meer neutronen. Waterstof remt neutronen af, waardoor hij zijn aanwezigheid – plus die van water tot op 10 meter diepte – verraadt. Daarom meten astronomen hoe snel de neutronen wegschieten.

  • Schommelende temperaturen

    De temperatuur op een hemellichaam kan prijsgeven of er vloeibaar water is. Als een omgeving water bevat, zal het oppervlak langzamer opwarmen en afkoelen dan in een gebied zonder water. Astronomen meten de oppervlaktetemperatuur met een infraroodcamera.

  • Plastische objecten

    Als een hemellichaam zeer plastisch is en van vorm verandert, duidt dat op vloeibaar water, want zoiets gaat met een vaste kern niet zo makkelijk. De plasticiteit van een hemellichaam wordt bepaald door de verschuiving van bijvoorbeeld gebergten te registreren.

  • Complexe berekeningen

    Computersimulaties kunnen uitwijzen of water vloeibaar of bevroren is. Op basis van de temperatuur en grootte van een object, gravitatiewerking van andere objecten en oppervlakteverschuivingen stellen astronomen modellen op van het watergehalte door de tijden heen.

  • De chemie van de geisers KEMI

    Enorme zuilen van stoom die uit dikke ijskappen spuiten duiden op de aanwezigheid van vloeibaar water. Astronomen bepalen of geisers water bevatten door te kijken naar sporen van waterstof en zuurstof. Die zijn te zien op ultravioletfoto’s van telescopen.

  • Veranderlijk magneetveld

    Het buitenste magneetveld van een object kan in water een tegengesteld veld bewerkstelligen. Als er op een maan een magneetveld is dat afwijkt van het veld op de planeet waar hij omheen draait, kan er dus een zee zijn.

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.

  • Observatie

    De Hubbletelescoop nam 15 maanden lang ultravioletfoto’s van Europa toen de maan langs Jupiter trok, met het instrument Imaging Spectrograph.

  • Ontdekking

    Op drie van deze foto’s namen de onderzoekers mogelijk zuilen van waterdamp waar. Een deel van de stoom bevriest en valt als ijs op de bodem van de maan.

  • Resultaat

    Als Europa echt zuilen van stoom heeft, moet het water ergens vandaan komen. De bron kan een gigantische zee onder de ijskappen op Europa zijn.

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.

Waterjagers gaan naar Jupiter en Saturnus

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.

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.

Lees ook:

Log in

Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
Toon Verberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!

Reset wachtwoord

Geef je mailadres op, dan krijg je een e-mail met aanwijzingen voor het resetten van je wachtwoord.
Ongeldig e-mailadres

Voer je wachtwoord in

We hebben een mail met een wachtwoord gestuurd naar

Nieuw wachtwoord

Enter a password with at least 6 characters.

Wachtwoord vereist
Toon Verberg