IJs op één van Jupiters manen

Al decennialang vermoeden planeetwetenschappers dat Europa, een maan van Jupiter met een oceaan van zout water onder zijn ijzige korst, een zeldzame plek zou kunnen zijn waar buitenaards leven voorkomt. Maar de ijslaag blijkt verrassend dik, wat suggereert dat de oceaan mogelijk niet genoeg warmte en chemische reacties bevat voor de ontwikkeling van leven, meldden onderzoekers vorige week tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Geophysical Union. Deze bevinding bemoeilijkt ook NASA’s plannen om de maan te verkennen met de Europa Clipper, een ruimtemissie van 5 miljard dollar die al onderweg is naar Jupiter.

De metingen zijn verzameld door een ander NASA-ruimteschip, Juno, dat sinds 2016 rond Jupiter draait. Hoewel Juno oorspronkelijk is ontworpen om het binnenste van de planeet te bestuderen, heeft het ook enkele grote manen, waaronder Europa, tijdens flybys onderzocht. Onderzoekers ontdekten dat een van Juno’s instrumenten, een microgolf-radiometer (MWR), voor het eerst een schatting kon geven van de dikte van Europa’s korst.

Vergelijking met eerdere schattingen: onverwachte resultaten

En die korst is dik, zo rapporteerde Steven Levin, projectwetenschapper van Juno bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory, tijdens de bijeenkomst.

We meten een gemiddelde dikte van de geleidende ijslaag in het gebied dat door de MWR is bestreken van ongeveer 35 kilometer.

Projectwetenschapper Steven Levin

Dat is de hoogte van vier Mount Everests en drie keer dieper dan ooit door mensen op aarde is geboord.

Als de metingen kloppen, is dat een schokkende bevinding, zegt Brandon Johnson, een planeetwetenschapper van Purdue University. “Het is meerdere keren dikker dan veel van de bestaande schattingen.” Dat omvat ook Johnson’s eigen berekening, gepubliceerd in maart in Science Advances, waarbij hij inslagkraters op Europa’s korst gebruikte om de dikte te modelleren. Zijn analyse suggereerde dat de rigide bovenlaag van het ijs slechts 7 kilometer dik zou zijn, met daaronder een mobiele, “convectieve” laag ijs van ongeveer 13 kilometer dik.

De Juno-metingen sluiten het bestaan van zo’n convectieve laag niet uit, merkte Levin op tijdens een vraag-en-antwoordsessie na zijn presentatie. Maar als die laag bestaat, ligt deze onder de 35 kilometer dikke rigide korst die zijn team heeft geïdentificeerd. De radiometer verzamelde ook gegevens van vier verschillende stroken op het oppervlak van de maan, maar de dikte van de korst varieerde weinig, wat de hoop verkleint dat de metingen toevallig een uitzonderlijk dik gebied hebben getroffen. “We zien heel weinig laterale variatie,” zei Levin.

Impact op kans op leven en wetenschappelijke verwachtingen

De bevindingen, die nog niet zijn gepubliceerd, maken de vooruitzichten op leven op Europa een stuk somberder, aldus Johnson. Als het ijs op Europa dun zou zijn, zoals de delicate suikerlaag op een crème brûlée, zou het waarschijnlijker zijn dat de oceaan via kanalen in het ijs in contact komt met het oppervlak, wat de chemische reacties zou vergroten die leven kunnen creëren. Een dikke rigide korst, zoals de buitenkant van een jawbreaker-snoepje, vermindert zulke verbindingen. De aanwezigheid ervan suggereert ook dat er minder warmte uit het rotsachtige binnenste van Europa komt, waardoor de kans kleiner wordt dat er hydrothermale bronnen—nog een mogelijke bron voor leven—actief zijn op de bodem van de oceaan.

Tegenslagen voor Europa-onderzoek stapelen zich op

Deze bevindingen voegen zich bij een reeks teleurstellende resultaten voor de maan. Eerder dit jaar suggereerden andere metingen van Juno dat straling van Jupiter minder zuurstof in Europa’s oceaan zou creëren dan eerder gedacht. Bovendien hebben pogingen om pluimen vanaf het oppervlak van de maan te detecteren met de JWST-ruimtetelescoop niets opgeleverd, wat twijfel zaait over de geisers die mogelijk door de Hubble-ruimtetelescoop zijn waargenomen. Meer recentelijk suggereerden verschillende modelstudies, gepresenteerd tijdens de Lunar and Planetary Science Conference, dat de krachten die op Europa’s rotsachtige binnenste inwerken niet sterk genoeg zijn om het te breken, wat de vorming van structuren zoals hydrothermale bronnen voorkomt.

Die voorlopige modelresultaten zijn niet veranderd, zegt Paul Byrne, een planeetwetenschapper aan de Washington University in St. Louis.

Het is moeilijk voor te stellen dat er vandaag veel, of enige, geologische activiteit plaatsvindt op de oceaanbodem.

Beperkingen van de huidige metingen en hoop op Clipper-missie

De nieuwe diktemetingen komen echter met kanttekeningen. Elk van de zes antennes van de MWR richt zich op een andere frequentie. Met deze antennes onderzochten de onderzoekers de reflectie van microgolven die door het oppervlak van de korst dringen, wat op ijslagen wijst. Maar om die reflecties te zien, moesten aannames worden gedaan over de samenstelling en temperatuur van Europa’s ijs en de achtergrondstraling die het zou uitzenden.

Het is mogelijk dat die aannames niet kloppen, zegt Natalie Wolfenbarger, een planeetwetenschapper van Stanford University die werkt aan de ijsradar van de Clipper-missie. “Bij dit soort model-gebaseerde interpretaties zijn er inherente ambiguïteiten.”

De radar van de Clipper zou veel meer duidelijkheid moeten verschaffen over de diepte van Europa’s ijs, en hoe gebroken en onzuiver het is, aldus Wolfenbarger. Maar als het rigide ijs inderdaad zo dik is als gerapporteerd, zal het ook de grenzen van de radar verleggen, die waarschijnlijk slechts tot 30 kilometer diep reikt, voegt ze toe.

Toekomstige uitdagingen bij het verkennen van Europa’s oceaan

Het is onwaarschijnlijk dat er een solide consensus over de dikte van de korst ontstaat voordat de resultaten van Clipper begin volgend decennium binnenkomen, zegt Johnson. Maar Byrne stelt dat als de nieuwe bevindingen standhouden, dit plannen om op de maan te landen of probes naar de oceaan te sturen ingewikkelder maakt. “Deze Juno-resultaten ondersteunen het idee dat het echt begrijpen van Europa’s oceaan—wat uiteindelijk vereist dat we er daadwerkelijk in komen—een zeer grote uitdaging zal zijn.”

Bronmateriaal: Science