Sidste uge, tirsdag den 20. september, annoncerede NASA, at de havde gjort nogle interessante konklusioner om Jupiters iskaldne måne Europa. Disse var baseret på billeder taget af Hubble-rumteleskopet, hvis detaljer blev frigivet den følgende uge. Naturligvis har det videnskabelige samfund og offentligheden siden da ventet med agn i ånden.
Tidligere i dag (26. september) sluttede NASA ventingen og annoncerede Hubble-fundene under en NASA Live-konference. Ifølge NASA-panelet, der var sammensat af medlemmer af forskerteamet, afslørede denne seneste Europa-observationsmission beviser på, at saltvand vand kom fra Europas overflade. Hvis det er sandt, ville dette betyde, at månens underjordiske hav ville være mere tilgængelig end tidligere antaget.
Ved hjælp af Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) instrument foretog holdet observationer af Jupiter og Europa i det ultraviolette spektrum i løbet af 15 måneder. I løbet af denne tid passerede Europa foran Jupiter (okkultede gasgiganten) ved 10 separate lejligheder.
Og ved tre af disse lejligheder så teamet, hvad der så ud til at være vand, der brød ud fra overfladen. Disse skumme blev estimeret til at nå op til 200 km (125 miles) fra den sydlige del af Europa før de (formodentlig) regnede tilbage på overfladen og afsatte vandis og materiale fra det indre.
Formålet med observationen var at undersøge Europas mulige udvidede atmosfære (alias eksosfære). Metoden, som holdet anvendte, svarede til den, der blev brugt til at detektere atmosfærer omkring ekstrasolplaneter. Som William Sparks fra Space Teleskope Science Institute (STScI) i Baltimore (og teamlederen) forklarede i en pressemeddelelse fra NASA:
”Atmosfæren på en ekstrasolar planet blokerer for noget af stjernelyset, der er bag den. Hvis der er en tynd atmosfære omkring Europa, har den potentialet til at blokere noget af Jupiters lys, og vi kunne se det som en silhuet. Og så vi ledte efter absorptionsfunktioner omkring Europa-lemmet, da det passerede Jupiters glatte ansigt. ”
Da de så på Europa ved hjælp af den samme teknik, bemærkede de, at små pletter på overfladen var mørke, hvilket indikerede absorption af UV-lys. Dette svarede til tidligere arbejde udført af Lorenz Roth (fra Southwest Research Institute) og hans forskerhold i 2012. På dette tidspunkt opdagede de bevis for, at vanddamp kom fra Europas sydlige polare region.
Som de påpegede i et papir med detaljer om deres resultater - med titlen "Transient Water Vapor at Europas South Pole" - stod Roths team også på UV-observationer foretaget ved hjælp af Hubble-teleskopet. Ved at notere sig en statistisk sammenfaldende mængde brint og iltemissioner konkluderede de, at dette var resultatet af, at den udstødte vanddamp blev brudt fra hinanden af Jupiters stråling (en proces, der kaldes radiolys).
Selvom deres metoder var forskellige, fandt Sparks og hans forskerteam også bevis for disse tilsyneladende vandstrømme og på samme sted ikke mindre. Baseret på de nyeste oplysninger fra STIS er de fleste af de tilsyneladende huler placeret i månens sydlige polære region, mens en anden ser ud til at være placeret i ækvatorregionen.
”Når vi beregner på en helt anden måde den mængde materiale, der skulle være nødvendigt for at skabe disse absorptionsfunktioner, ligner det, hvad Roth og hans team fandt,” sagde Sparks. ”Estimaterne for massen er ens, estimaterne for højden på røgene er ens. Breddegrad for to af de pludkandidater, vi ser, svarer til deres tidligere arbejde. ”
En anden interessant konklusion, der kommer fra dette og 2012-undersøgelsen, er sandsynligheden for, at disse vandstik er intermitterende. Grundlæggende er Europa tidligt aflåst verden, hvilket betyder, at den samme side altid bliver præsenteret for os, når den passerer Jupiter. Dette forekommer en gang hver 3,5 dag, hvilket giver astronomer og planetariske forskere masser af muligheder for se.
Men det faktum, at der er observeret huler på nogle punkter og ikke andre, tyder på, at de er periodiske. Derudover forsøgte Roths team at få øje på en af den, der er observeret af Sparks og hans kolleger en uge efter, at de rapporterede det. De var imidlertid ikke i stand til at lokalisere denne formodede vandkilde. Som sådan ser det ud til, at plommerne, hvis de findes, er kortvarige.
Disse fund er meget vigtige af to grunde. På den ene side er de yderligere bevis for, at der findes et saltvand med varmt vand under Europas iskolde overflade. På den anden side indikerer de, at enhver fremtidig mission til Europa ville være i stand til at få adgang til dette saltvandshav med større lethed.
Lige siden Galileo rumfartøj udførte en flyve af den joviske måne, forskere har troet, at et indre hav ligger under Europas iskolde overflade - en der har mellem to og tre gange så meget vand som alle jordens oceaner kombineret. Imidlertid er skøn over isens tykkelse fra 10 til 30 km (6–19 mi) tykke - med et duktilt “varmt is” -lag, der øger sin totale tykkelse til så meget som 100 km (60 mi).
At kende vandet periodisk når overfladen gennem sprækker i isen ville betyde, at enhver fremtidig mission (som sandsynligvis ville omfatte en ubåd) ikke behøver at bore så dybt. Og i betragtning af at Europas indre hav betragtes som et af vores bedste spil til at finde et land uden for jorden, er det bestemt spændende nyheder at vide, at havet er tilgængeligt.
Og nyheden skaber bestemt sin ret store andel af spænding for de mennesker, der i øjeblikket udvikler NASAs foreslåede Mission to Europa, som planlægges lanceret engang i 2020'erne. Som Dr. Cynthia B. Phillips, en stabsforsker og videnskabskommunikationslederen for Europa-projektet, fortalte Space Magazine via e-mail:
”Denne nye opdagelse ved hjælp af Hubble-rumteleskopdata er et spændende datapunkt, der hjælper med at yde støtte til ideen om, at der er aktive plommer i Europa i dag. Selvom det ikke er en absolut bekræftelse, er de nye Sparks et al. resultat i kombination med tidligere observationer fra Roth et al. (bruger også HST, men med en anden teknik), er i overensstemmelse med tilstedeværelsen af intermitterende huler, der spreder vanddamp fra den sydlige halvkugle af Europa. Sådanne observationer er imidlertid vanskelige at udføre fra Jorden, selv med Hubble, og derfor er disse resultater forbliver uoverensstemmende.
”Bekræftelse af tilstedeværelsen eller fraværet af huldyr i Europa såvel som at undersøge mange andre mysterier i denne iskolde verdensverden vil kræve et dedikeret rumfartøj i Jupitersystemet. NASA planlægger i øjeblikket at sende et rumfartøj med flere flyby til Europa, hvilket ville gøre mange tætte passeringer af Europa i det næste årti. Rumfartøjets magtfulde pakke af videnskabelige instrumenter vil være i stand til at studere Europas overflade og undergrund i en hidtil uset detalje, og hvis der eksisterer huler, vil det være i stand til at observere dem direkte og endda potentielt måle deres sammensætning. Indtil Europa-rumfartøjet er på plads, vil jordbaserede observationer som de nye Hubble-rumteleskopresultater dog forblive vores bedste teknik til at observere Jupiters mystiske måne. ”
Gnister var naturligvis tydelige på, at denne nyeste information ikke var fuldstændig afgørende. Selvom han mener, at resultaterne var statistisk signifikante, og at der ikke var tegn på artefakter i dataene, understregede han også, at observationer, der blev udført i UV-bølgelængden, er vanskelige. Derfor er der behov for flere beviser, før der kan sættes noget endeligt.
I fremtiden håbes det, at fremtidig observation vil hjælpe med at bekræfte eksistensen af vandstrømme, og hvordan disse kunne have været med til at skabe Europas “kaosterræn”. Fremtidige missioner, ligesom NASAs James Webb-rumteleskop (planlagt til lancering i 2018) kunne hjælpe med at bekræfte blæseaktivitet ved at observere månen i infrarøde bølgelængder.
Som Paul Hertz, direktøren for Astrofysikafdelingen ved NASAs hovedkvarter i Washington, sagde:
”Hubbles unikke kapaciteter gjorde det muligt for den at fange disse huler, hvilket igen demonstrerede Hubbles evne til at foretage observationer, som det aldrig var designet til at gøre. Denne observation åbner en verden af muligheder, og vi ser frem til fremtidige missioner - såsom James Webb-rumteleskopet - for at følge op på denne spændende opdagelse. ”
Andre holdmedlemmer inkluderer Britney Schmidt, en lektor ved School of Earth and Atmospheric Sciences ved Georgia Institute of Technology i Atlanta; og Jennifer Wiseman, senior Hubble-projektforsker ved NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Deres arbejde vil blive offentliggjort i 29. september-udgaven af Astrofysisk tidsskrift.
Og sørg for at nyde denne video fra NASA om dette spændende fund:
