Letzte Woche, am Dienstag, dem 20. September, gab die NASA bekannt, dass sie einige interessante Erkenntnisse über Jupiters eisigen Mond Europa gewonnen haben. Diese basierten auf Bildern, die vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurden und deren Details in der folgenden Woche veröffentlicht werden sollten. Unnötig zu erwähnen, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft und die breite Öffentlichkeit seitdem mit angehaltenem Atem gewartet haben.
Heute (26. September) hat die NASA das Warten beendet und die Hubble-Ergebnisse während einer NASA Live-Konferenz bekannt gegeben. Laut dem NASA-Gremium, das sich aus Mitgliedern des Forschungsteams zusammensetzte, enthüllte diese jüngste Europa-Beobachtungsmission Hinweise auf Salzwasserfahnen, die von der Oberfläche Europas ausgehen. Wenn dies zutrifft, würde dies bedeuten, dass der unterirdische Ozean des Mondes zugänglicher wäre als bisher angenommen.
Mit dem STIS-Instrument (Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph) führte das Team über einen Zeitraum von 15 Monaten Beobachtungen von Jupiter und Europa im ultravioletten Spektrum durch. Während dieser Zeit passierte Europa zehn Mal vor Jupiter (der den Gasriesen verdeckte).
Bei drei dieser Gelegenheiten sah das Team, wie Wasserwolken aus der Oberfläche ausbrachen. Es wurde geschätzt, dass diese Federn bis zu 200 km (125 Meilen) von der südlichen Region Europas entfernt sind, bevor sie (vermutlich) wieder auf die Oberfläche regnen und Wassereis und Material aus dem Inneren ablagern.
Der Zweck der Beobachtung war es, die mögliche ausgedehnte Atmosphäre Europas (auch bekannt als Exosphäre) zu untersuchen. Die Methode des Teams ähnelte der Methode zur Erfassung von Atmosphären um außersolare Planeten. Wie William Sparks vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore (und der Teamleiter) in einer Pressemitteilung der NASA erklärte:
„Die Atmosphäre eines extrasolaren Planeten blockiert einen Teil des dahinter liegenden Sternenlichts. Wenn es in Europa eine dünne Atmosphäre gibt, kann dies das Licht des Jupiter blockieren, und wir könnten es als Silhouette betrachten. Und so suchten wir nach Absorptionsmerkmalen um das Glied Europas, als es das glatte Gesicht des Jupiter durchquerte. “
Als sie Europa mit derselben Technik betrachteten, stellten sie fest, dass kleine Flecken auf der Oberfläche dunkel waren, was auf die Absorption von UV-Licht hinweist. Dies entsprach früheren Arbeiten von Lorenz Roth (vom Southwest Research Institute) und seinem Forscherteam im Jahr 2012. Zu diesem Zeitpunkt entdeckten sie Hinweise auf Wasserdampf aus der südlichen Polarregion Europas.
Wie sie in einem Artikel mit dem Titel "Transienter Wasserdampf am Südpol Europas" ausführlich darlegten, stützte sich Roths Team auch auf UV-Beobachtungen mit dem Hubble-Teleskop. Sie stellten eine statistisch übereinstimmende Menge an Wasserstoff- und Sauerstoffemissionen fest und kamen zu dem Schluss, dass dies das Ergebnis des Ausstoßens von ausgestoßenem Wasserdampf durch Jupiters Strahlung war (ein Prozess, der als Radiolyse bekannt ist).
Obwohl sich ihre Methoden unterschieden, fanden Sparks und sein Forschungsteam auch Hinweise auf diese offensichtlichen Wasserfahnen, und zwar nicht weniger an derselben Stelle. Nach den neuesten Informationen von STIS befinden sich die meisten scheinbaren Federn in der südlichen Polarregion des Mondes, während sich eine andere in der Äquatorregion zu befinden scheint.
"Wenn wir die Menge an Material, die zur Erzeugung dieser Absorptionsmerkmale benötigt wird, auf völlig andere Weise berechnen, ist dies ziemlich ähnlich zu dem, was Roth und sein Team gefunden haben", sagte Sparks. „Die Schätzungen für die Masse sind ähnlich, die Schätzungen für die Höhe der Federn sind ähnlich. Der Spielraum von zwei der Federkandidaten, die wir sehen, entspricht ihrer früheren Arbeit. “
Eine weitere interessante Schlussfolgerung aus dieser und der Studie von 2012 ist die Wahrscheinlichkeit, dass diese Wasserfahnen zeitweise auftreten. Grundsätzlich ist Europa eine gezeitengesperrte Welt, was bedeutet, dass uns immer dieselbe Seite präsentiert wird, wenn sie den Jupiter durchquert. Dies geschieht einmal alle 3,5 Tage, wodurch Astronomen und Planetenforscher viele Beobachtungsmöglichkeiten erhalten.
Die Tatsache, dass an einigen Stellen Federn beobachtet wurden und an anderen nicht, scheint darauf hinzudeuten, dass sie periodisch sind. Außerdem versuchte Roths Team eine Woche nach der Meldung, eine von Sparks und seinen Kollegen beobachtete Wolke zu entdecken. Diese vermeintliche Wasserquelle konnten sie jedoch nicht lokalisieren. Als solches scheint es, dass die Federn, wenn sie existieren, von kurzer Dauer sind.
Diese Ergebnisse sind aus zwei Gründen von enormer Bedeutung. Einerseits sind sie ein weiterer Beweis dafür, dass unter der eisigen Oberfläche Europas ein warmes, salzhaltiges Meer existiert. Zum anderen deuten sie darauf hin, dass jede zukünftige Mission in Europa leichter auf diesen Salzwasserozean zugreifen kann.
Seit dem Galileo Das Raumschiff führte einen Vorbeiflug am Jupiter-Mond durch. Wissenschaftler haben angenommen, dass ein innerer Ozean unter der eisigen Oberfläche Europas liegt - einer, der zwei- bis dreimal so viel Wasser enthält wie alle Ozeane der Erde zusammen. Schätzungen zufolge liegt die Dicke des Eises jedoch zwischen 10 und 30 km (6–19 mi) - mit einer duktilen „warmen Eisschicht“, die die Gesamtdicke auf bis zu 100 km (60 mi) erhöht.
Zu wissen, dass das Wasser regelmäßig durch Risse im Eis die Oberfläche erreicht, würde bedeuten, dass eine zukünftige Mission (die wahrscheinlich ein U-Boot beinhalten würde) nicht so tief bohren müsste. Und wenn man bedenkt, dass der innere Ozean Europas als eine unserer besten Möglichkeiten angesehen wird, um außerirdisches Leben zu finden, ist es sicherlich eine aufregende Nachricht, zu wissen, dass der Ozean zugänglich ist.
Und die Nachricht sorgt mit Sicherheit für Aufregung bei den Menschen, die derzeit die von der NASA vorgeschlagene Mission nach Europa entwickeln, die irgendwann in den 2020er Jahren starten soll. Dr. Cynthia B. Phillips, eine Wissenschaftlerin und Leiterin der Wissenschaftskommunikation für das Europa-Projekt, sagte dem Space Magazine per E-Mail:
„Diese neue Entdeckung, die Hubble-Weltraumteleskopdaten verwendet, ist ein faszinierender Datenpunkt, der die Idee unterstützt, dass es heute auf Europa aktive Federn gibt. Obwohl dies keine absolute Bestätigung ist, haben die neuen Sparks et al. Ergebnis in Kombination mit früheren Beobachtungen von Roth et al. (ebenfalls unter Verwendung von HST, jedoch mit einer anderen Technik) steht im Einklang mit dem Vorhandensein von intermittierenden Federn, die Wasserdampf aus der südlichen Hemisphäre Europas ausstoßen. Solche Beobachtungen von der Erde aus sind jedoch selbst mit Hubble schwierig durchzuführen, und daher bleiben diese Ergebnisse nicht schlüssig.
„Um das Vorhandensein oder Fehlen von Federn auf Europa zu bestätigen und viele andere Geheimnisse dieser eisigen Ozeanwelt zu untersuchen, ist ein spezielles Raumschiff im Jupiter-System erforderlich. Die NASA plant derzeit, ein Raumschiff mit mehreren Vorbeiflügen nach Europa zu schicken, das in den nächsten zehn Jahren viele enge Pässe durch Europa schaffen wird. Die leistungsstarke Reihe wissenschaftlicher Instrumente des Raumfahrzeugs wird in der Lage sein, die Oberfläche und den Untergrund Europas in beispiellosen Details zu untersuchen. Wenn es Federn gibt, kann es sie direkt beobachten und sogar potenziell ihre Zusammensetzung messen. Bis das Europa-Raumschiff installiert ist, bleiben erdgestützte Beobachtungen wie die neuen Ergebnisse des Hubble-Weltraumteleskops unsere beste Technik, um Jupiters mysteriösen Mond zu beobachten. “
Natürlich war Sparks klar, dass diese neuesten Informationen nicht ganz schlüssig waren. Während er glaubt, dass die Ergebnisse statistisch signifikant waren und dass es keine Hinweise auf Artefakte in den Daten gab, betonte er auch, dass Beobachtungen in der UV-Wellenlänge schwierig sind. Daher sind weitere Beweise erforderlich, bevor etwas endgültig gesagt werden kann.
Es ist zu hoffen, dass die zukünftige Beobachtung dazu beitragen wird, die Existenz von Wasserfahnen zu bestätigen und wie diese dazu beigetragen haben könnten, Europas „Chaos-Terrain“ zu schaffen. Zukünftige Missionen wie das James Webb-Weltraumteleskop der NASA (Start für 2018 geplant) könnten dazu beitragen, die Aktivität der Federn zu bestätigen, indem der Mond in infraroten Wellenlängen beobachtet wird.
Paul Hertz, Direktor der Abteilung für Astrophysik am NASA-Hauptsitz in Washington, sagte:
„Hubbles einzigartige Fähigkeiten ermöglichten es ihm, diese Federn zu erfassen, was erneut die Fähigkeit von Hubble demonstrierte, Beobachtungen zu machen, für die es nie entwickelt wurde. Diese Beobachtung eröffnet eine Welt voller Möglichkeiten und wir freuen uns auf zukünftige Missionen - wie das James Webb Space Telescope -, um diese aufregende Entdeckung weiterzuverfolgen. “
Weitere Teammitglieder sind Britney Schmidt, Assistenzprofessorin an der School of Earth and Atmospheric Sciences am Georgia Institute of Technology in Atlanta; und Jennifer Wiseman, leitende Hubble-Projektwissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. Ihre Arbeit wird in der Ausgabe vom 29. September der Astrophysikalisches Journal.
Und genießen Sie dieses Video der NASA über diesen aufregenden Fund:
