Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zaobserwowali prawdopodobne gejzery wody emitowane z powierzchni Europy, jednego z księżyców Jowisza. Odkrycie to wzmacnia przypuszczenia powstałe przy wcześniejszych obserwacjach za pomocą Hubble’a, a wskazujące, że na Europie pojawiają się erupcje pary wodnej sięgające na spore wysokości nad powierzchnię księżyca.
Obserwacje zwiększają szanse na to, że jedna z przyszłych misji do Europy będzie mogła bezpośrednio pobrać i przeanalizować wodę pochodzącą z wewnętrznego, podpowierzchniowego oceanu Europy bez konieczności przewiercania się przez kilometry lodowej pokrywy księżyca.
„Ocean Europy uważany jest za jedno z najbardziej obiecujących miejsc w naszym Układzie Słonecznym jeżeli chodzi o poszukiwanie życia pozaziemskiego,” mówi Geoff Yoder z Dyrektoratu Misji Naukowych NASA w Waszyngtonie. „Te gejzery, jeżeli faktycznie to są gejzery, mogą pozwolić nam na znacznie łatwiejsze zbadanie podpowierzchniowego oceanu Europy.”
Szacuje się, że gejzery sięgają na wysokość 200 kilometrów, po czym opadają na powierzchnię księżyca. We wnętrzu Europy znajduje się potężny globalny ocean zawierający dwa razy więcej wody niż wszystkie oceany na Ziemi, jednak skrywa go dość gruba warstwa ekstremalnie zimnego i twardego lodu o nieznanej grubości.
Zespół kierowany przez Williama Sparksa z Space Telescope Science Institute (STScI) w Baltimore obserwował te ciemne smugi przyglądając się krawędzi Europy podczas jej tranzytu na tle tarczy Jowisza.
Pierwotnym celem projektu naukowego realizowanego przez zespół było określenie czy Europa posiada rzadką, rozszerzoną atmosferę czy egzosferę. Korzystając z metody obserwacyjnej, która pozwala na wykrywanie atmosfer wokół planet krążących wokół innych gwiazd, badacze zorientowali się, że gdyby z powierzchni księżyca emitowane były gejzery wody – byłaby to doskonała metoda ich obserwowania.
„Atmosfera egzoplanety blokuje część światła emitowanego przez gwiazdę znajdującą się tuż za nią,” tłumaczy Sparks. „Jeżeli wokół Europy istnieje rzadka atmosfera, może ona potencjalnie blokować część promieniowania odbitego przez Jowisza i możemy ją dojrzeć jako swego rodzaju poświatę. Dlatego też przyglądaliśmy się absorpcji przy krawędzi Europy podczas jej tranzytu na tle tarczy Jowisza.
Zespół badaczy obserwował Europę dziesięciokrotnie na przestrzeni 15 miesięcy. Podczas trzech obserwacji dostrzeżono przy krawędzi księżyca potencjalne gejzery.
W 2012 roku zespół kierowany przez Lorenza Rotha z Southwest Research Institute w San Antonio wykrył ślady pary wodnej emitowane z południowego obszaru biegunowego Europy i sięgające na 160 kilometrów nad powierzchnię księżyca. Choć oba zespoły podczas swoich prac korzystały ze spektrografu zainstalowanego na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, to każdy z nich wykorzystywał zupełnie inną metodę, aby dojść do podobnych wyników.
„Kiedy obliczymy w zupełnie inny sposób, ilość materii niezbędnej do powstania takich linii absorpcyjnych, otrzymujemy wyniki podobne do tych uzyskanych przez Rotha,” mówi Sparks. „Oszacowana przez nas masa materii jest podobna, szacowana wysokość gejzerów jest podoba. Szerokość geograficzna obu potencjalnych źródeł gejzerów zgadza się z wcześniejszymi pracami.”
Jednak jak dotąd, obu zespołom nie udało się jednocześnie wykryć gejzerów za pomocą tych dwóch, niezależnych metod. Obserwacje jak na razie wskazują, że aktywność gejzerów jest zróżnicowana, a to znaczy, że mogą sporadycznie się pojawiać, a następnie zanikać. Dla przykładu, obserwacje przeprowadzone przez Rotha w zaledwie tydzień po jednej z detekcji Sparksa nie potwierdziły obecności gejzerów.
Jeżeli odkrycie się potwierdzi, Europa będzie drugim księżycem w Układzie Słonecznym, na którym odkryto gejzery pary wodnej. W 2005 roku sonda Cassini krążąca wokół Saturna odkryła dżety pary wodnej i pyłu emitowane z powierzchni Enceladusa, jednego z księżyców lodowych Saturna.
Naukowcy mogą wykorzystać podczerwień, w której obserwować będzie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego start planowany jest na 2018 rok, do potwierdzenia aktywności gejzerów na Europie. Aktualnie NASA także projektuje misję do Europy, w ramach której sonda zostanie wyposażona w instrumenty pozwalające potwierdzić obecność gejzerów i zbadać je z bliska podczas kilkudziesięciu bliskich przelotów w pobliżu Europy.
„Niesamowite możliwości Hubble’a umożliwiły nam sfotografowanie tych gejzerów, po raz kolejny potwierdzając zdolności Hubble’a do prowadzenia badań, do których nie został zaprojektowany,” mówi Paul Hertz, dyrektor Działu Astrofizyki z siedziby NASA w Waszyngtonie.
Wyniki badań Sparksa i jego współpracowników zostaną opublikowane 29 września w periodyku The Astrophysical Journal.
Źródło: NASA