En kunstners illustrasjon av vannplommer som bryter ut fra det iskalde havet av Jupiters måne Europa.
(Bilde: © NASAs Conceptual Image Lab - Michael Lentz (USRA), Walt Feimer (KBRwyle), Bailee DesRocher (USRA) & NASAs Jet Propulsion Laboratory)
I 2012 fikk Hubble-romteleskopet et glimt av en svak materialflomme ved den sørlige polen av Jupiters måne, Europa. Siden den gang har månen gitt svake glimmer av plommer, og antydet det materialet fra det iskalde indre havet kan bli sprøytet ut i verdensrommet.
Nå, en ny studie som omfattet bilder av månen for å jakte på tegn på materiale i Europanlandscape, bare for å finne ingen åpenbare indikasjoner på utbruddene.
I 1995, NASAs Galileo-oppdrag ankom Jupiter-systemet og begynte en detaljert sonde av gassgigantene og dens måner, inkludert Europa. Europa ble også besøkt av NASAs Voyager og romfartøyene New Horizons på vei ut av solsystemet. Ved å bruke data samlet inn av alle tre oppdragene, var Paul Schenk, forsker ved Lunar and Planetary Institute i Houston, i stand til å jakte på tegn til endringer som kunne indikere at utbrudd av materiale hadde falt tilbake på overflaten. Plommene i seg selv kunne bidra til å avsløre informasjon om havet som var skjult dypt under isen.
"Plumes på isete kropper produserer vanligvis en rekke partikkelstørrelser," sa Schenk til Space.com via e-post. Tyngdekraften trekker den største og mest massive av partiklene tilbake til overflaten. "Disse partiklene er alltid forskjellige fra overflaten på noen måte, enten etter sammensetning og farge eller etter partikkelstørrelse og derav tilsynelatende lysstyrke," sa han. "Så vi forventet å se en slags anomal lysstyrke eller fargesignatur i nærheten av kildene, uansett hvor de måtte være."
Men Schenk fant ingen variasjoner i lysstyrke eller sammensetning som kan indikere at havmateriale kan ha havnet på overflaten av månen.
Den overraskende mangelen på variasjoner kan bety at plumaktiviteten var relativt kontinuerlig i løpet av de tre tiårene med kartlegging, idet de utstrålede partiklene blandet seg over tid uten åpenbare forskjeller. Et annet alternativ er at loddene produserte "stealth" -avsetninger som ikke er synlige med tilgjengelige instrumenter. Endelig kunne plommene i seg selv være atypiske, ikke egentlig plommer i det hele tatt, men noe usett på andre verdener.
"Vi vet egentlig ikke hvorfor vi ikke ser en åpenbare tegn på plumes på Europas overflate, "Sa Schenk." Vi må reise dit for å finne ut av det. "
På overflaten fremstår Europa som ganske umerkelig, en grå og hvit verden med spor av spennende røde flekker. Hele månen er dekket med is, og gjemmer et hav under. Samspillet mellom havet og steinete lag under kan gi et tilfluktssted for livet å utvikle seg, spesielt hvis havene inneholder ventiler som bringer varme opp fra interiøret.
Siden 2012 har Hubble oppdaget flere indikasjoner på eksplosiv aktivitet som månen har passert mellom Jorden og Jupiter. Under noen av passasjene ble lys fra Jupiter blokkert av damp som ventiler fra månens overflate.
Europa er ikke den første månen som er kjent for å ha eksplosive plommer. Saturns måne Enceladus er kjent for å spy materiale fra dets 'tiger stripe' sprekker på sørpolen. NASAs Cassini-oppdrag fløy gjennom et av utbruddene for å skaffe en prøve av materialet, som romskipet ikke opprinnelig var designet for å samle og undersøke.
Når NASAs Europa Clipper misjon ankommer månen i 2030-årene, vil den være bedre forberedt på lodd. Romfartøyet vil frakte Mass Spectrometer for Planetary Exploration / Europa (MASPEX), som vil samle gasser rundt månen og analysere eventuelt plommemateriale som kan slippes ut i verdensrommet. For å gjøre dette, må romfartøyet fly med områdene der materiale blir utvist. Å identifisere de regionene før romfartøyets ankomst ville gjøre prosessen enklere.
Ved hjelp av kartene som ble opprettet av de tre oppdragene, laget Schenk nye kart som avslørte hvordan overflaten utviklet seg over tid. Endring av funksjoner vil fremstå som større mørke eller lyse funksjoner som er forskjellige fra det statiske, uforanderlige landskapet på månen. Men de nye kartene avdekket ingen større endringer større enn 50 mil (50 kilometer) på overflaten.
Deretter prøvde Schenk spesielt på kandidatens røykeområder, regioner identifisert basert på hvor plommer hadde blitt oppdaget over Europa. Bildedekningen for sørpolstedene identifisert av Hubble var dårlig, og ingen åpenbare funksjoner var synlige.
"Plumes produserer muligvis ikke observerbare forekomster i eksisterende bildebehandling," skrev Schenk i sitt papir, som ble publisert 24. mars i Astrofysiske journalbokstaver. "Dette er mulig hvis Europas plumes er bare damp" stealth plumes ", men det er vanskelig å forklare at vanndamp ikke krystalliserer seg til partikler ved lufting i verdensrommet."
Forskjellen i størrelse mellom luftede partikler og overflatepartikler bør være forskjellige nok til å bli oppdaget av romskipet, selv om de ligger tynne på bakken. Imidlertid, hvis stealth plumes er normen, kan mid-infrarød eller ultrafiolett kartleggingsspektrometri være nødvendig for å oppdage dem. Clipper vil bære et digitalt kamera følsomt for ultrafiolette bølgelengder og kan være i stand til å oppdage sporene.
Europas kaos
Forvirrende regioner kjent som kaosterreng kan potensielt produsere kortsiktige plommer og kan skjule fingeravtrykk. Hundrevis av kaosregioner er spredt over månens overflate, med kupler og isfjelllignende blokker. Når det nederste laget av overflateis oppvarmes av tidevannsinteraksjoner mellom Jupiter og Europa, spenner overflaten seg inn i seg selv og skaper sprekkbrudd. Isen på toppen svekkes og skorpen spenner og synker, og danner større isbreblokker.
Schenk sa at disse voldelige hendelsene kunne utsette flytende vann på overflaten i korte perioder. Det vannet kan koke av for å produsere lokaliserte lodder med frosne vanndampkrystaller. Det er svake indikasjoner rundt terrengene som kan være fingeravtrykk av plommene.
"Vi kan se på dette på noen kilometer i form av mørke glorier rundt noe kaos [terreng], men vi er ikke sikre," sa Schenk.
En annen mulighet er at de omfattende chasmer som strekker seg over 1000 miles (1000 kilometer) over overflaten av Europa kan være bortvisende materiale. Noen ganger inneholder chasmen doble rygger med mørk rødlige materialer som belegger overflatene opp til 10 km langs sidene. Tidligere forskning har antydet at det rensede røde materialet langs flankene kan komme fra eksplosiv utluftning fra chasmen, omtrent som vanndamp fra de sentrale sprekker langs de dobbelte åsene til Enceladus.
"Hvis de mørkere rødlige materialene som flankerer doble rygger på Europa skyldes utlufting av plommematerialer som de på Enceladus, ville de ha vært spektakulære," sa Schenk. Under utbrudd ville åsene ha frigjort materiale langs det meste av lengden og skapt lange gardiner av gass og partikler flere kilometer høye, med lysbue i rommet over hver ås, selv om det er usannsynlig at de alle eksploderte på en gang.
"Det hadde vært ganske spennende å stå der, i en romdrakt og se på disse hendelsene langs rygger som forsvinner over horisonten," sa Schenk.
De nye resultatene understreker den begrensede mengden og den lave kvaliteten på bilder av månen. Clipper planlegger å gjennomføre en omfattende jakt på lommeaktivitet, med forhåpentligvis mer suksess. Inntil da kan loddene forbli et mysterium, sa Schenk.
"Uansett hva som skjer på Europa, har vi ikke kommet til bunns i det ennå."
- NASAs Europa Clipper Mission til Jupiters Icy Månen renser stor hindring på vei til lansering
- Europa-rapport: Jupiters Iskne Månen forklart (Infographic)
- 6 mest sannsynlige steder for fremmed liv i solsystemet
