Förra veckan, tisdagen den 20 september, meddelade NASA att de hade gjort några intressanta resultat om Jupiters isiga måne Europa. Dessa baserades på bilder tagna av Hubble Space Telescope, vars detaljer skulle släppas nästa vecka. Naturligtvis har den vetenskapliga gemenskapen och allmänheten väntat med betande andedräkt sedan dess.
Tidigare idag (26 september) slutade NASA väntan och tillkännagav Hubble-resultat under en NASA Live-konferens. Enligt NASA-panelen, som består av medlemmar av forskarteamet, avslöjade detta senaste Europa-observationsuppdrag bevis på mängder saltvatten som härrör från Europas yta. Om det är sant skulle detta innebära att månens underjordiska hav skulle vara mer tillgängligt än tidigare trott.
Med hjälp av Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) instrument genomförde teamet observationer av Jupiter och Europa i det ultraviolett spektrumet under 15 månader. Under den tiden passerade Europa framför Jupiter (ockulterade gasjätten) vid tio olika tillfällen.
Och vid tre av dessa tillfällen såg teamet vad som tycktes vara vattenflöden som bröt ut från ytan. Dessa plommor beräknades nå upp till 200 km (125 miles) från den södra regionen i Europa innan de (antagligen) regnade tillbaka på ytan och deponerade vattenis och material från det inre.
Syftet med observationen var att undersöka Europas möjliga utökade atmosfär (alias exosfär). Metoden som teamet använde liknade den som användes för att upptäcka atmosfärer runt extra-solplaneter. Som William Sparks från Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore (och teamledaren) förklarade i ett pressmeddelande från NASA:
”Atmosfären på en extrasolar planet blockerar en del av stjärnljuset som ligger bakom den. Om det finns en tunn atmosfär runt Europa, kan den blockera lite av Jupiters ljus, och vi kan se det som en silhuett. Och så vi letade efter absorptionsfunktioner runt Europas extremitet när det passerade Jupiters släta ansikte. ”
När de tittade på Europa med samma teknik noterade de att små fläckar på ytan var mörka, vilket indikerade absorptionen av UV-ljus. Detta motsvarade tidigare arbete som utförts av Lorenz Roth (från Southwest Research Institute) och hans forskargrupp under 2012. För närvarande upptäckte de bevis på att vattenånga kommer från Europas södra polära region.
Som de antydde i ett papper som beskriver sina resultat - med titeln "Transient Water Vapor at Europas South Pole" - förlitade Roths team också på UV-observationer gjorda med Hubble-teleskopet. De noterade en statistiskt sammanfallande mängd väte- och syreutsläpp och de drog slutsatsen att detta var resultatet av att utkastad vattenånga bröts isär av Jupiters strålning (en process som kallas radiolys).
Även om deras metoder skilde sig åt, fann Sparks och hans forskargrupp också bevis på dessa uppenbara vattenflöden, och på samma plats inte mindre. Baserat på den senaste informationen från STIS finns de flesta av de uppenbara plommorna i månens södra polära region medan en annan verkar vara belägen i ekvatorialområdet.
"När vi på ett helt annat sätt beräknar mängden material som skulle behövas för att skapa dessa absorptionsfunktioner, är det ganska likt det Roth och hans team fann," sade Sparks. ”Uppskattningarna för massan är liknande, uppskattningarna för höjden på plommorna är lika. Latitude för två av de plum kandidater som vi ser motsvarar deras tidigare arbete. ”
En annan intressant slutsats från detta och 2012-studien är sannolikheten för att dessa vattenflöden är intermittenta. I grund och botten är Europa tidligt låst värld, vilket innebär att samma sida alltid presenteras för oss när den passerar Jupiter. Detta inträffar en gång var 3,5: e dag, vilket ger astronomer och planetforskare gott om visningsmöjligheter.
Men det faktum att plommon har observerats vid vissa punkter och inte andra verkar tyder på att de är periodiska. Dessutom försökte Roths team att upptäcka en av plommon som observerades av Sparks och hans kollegor en vecka efter att de rapporterade om det. Men de kunde inte hitta denna förmodade vattenkälla. Som sådan verkar det som om plommorna är kortlivade om de finns.
Dessa resultat är oerhört viktiga av två skäl. Å ena sidan är de ytterligare bevis på att ett saltvatten med saltvatten finns under Europas isiga yta. Å andra sidan indikerar de att alla framtida uppdrag till Europa skulle kunna få tillgång till detta saltvattenhav med större lätthet.
Ända sedan Galileo rymdfarkoster genomförde en sväng av den joviska månen, forskare har trott att ett inre hav ligger under Europas isiga yta - ett som har mellan två och tre gånger så mycket vatten som alla jordens hav tillsammans. Beräkningar av isens tjocklek varierar emellertid från 10 till 30 km (6–19 mi) tjockt - med ett duktilt ”varmt is” -lager som ökar dess totala tjocklek till så mycket som 100 km (60 mi).
Att känna till att vattnet periodiskt når ytan genom sprickor i isen skulle innebära att alla framtida uppdrag (som troligen skulle inkludera en ubåt) inte skulle behöva borras så djupt. Och med tanke på att Europas inre hav anses vara ett av våra bästa spel för att hitta utomjordiskt liv, är det verkligen spännande nyheter att veta att havet är tillgängligt.
Och nyheterna orsakar säkert sin rättvisa andel spänning för de människor som för närvarande utvecklar NASA: s föreslagna Mission to Europa, som planeras lanseras någon gång på 2020-talet. Som Dr. Cynthia B. Phillips, en personalforskare och Science Communications Lead för Europa-projektet, berättade för Space Magazine via e-post:
”Den här nya upptäckten med Hubble Space Telescope-data är en spännande datapunkt som hjälper till att ge stöd till idén att det finns aktiva plummer på Europa idag. Även om det inte är en absolut bekräftelse, de nya Sparks et al. resultat i kombination med tidigare observationer av Roth et al. (använder även HST men med en annan teknik), är i överensstämmelse med närvaron av intermittenta plummar som släpper ut vattenånga från den södra halvklotet i Europa. Sådana iakttagelser är emellertid svåra att utföra från jorden, även med Hubble, och därför förblir dessa resultat otydliga.
”Att bekräfta närvaron eller frånvaron av blommor i Europa, liksom att undersöka många andra mysterier i denna isiga havsvärld, kommer att kräva ett särskilt rymdskepp i Jupitersystemet. NASA planerar för närvarande att skicka ett rymdskepp med flera flygningar till Europa, vilket skulle göra många nära passeringar av Europa under det kommande decenniet. Rymdfarkostens kraftfulla svit av vetenskapliga instrument kommer att kunna studera Europas yta och underytor i enastående detalj, och om plommor finns, kommer det att kunna observera dem direkt och till och med potentiellt mäta deras sammansättning. Tills Europa-rymdskeppet är på plats, kommer dock jordbaserade observationer som de nya Hubble Space Telescope-resultaten att förbli vår bästa teknik för att observera Jupiters mystiska måne. "
Sparks var naturligtvis tydligt att den senaste informationen inte var helt avgörande. Medan han anser att resultaten var statistiskt signifikanta och att det inte fanns några indikationer på artefakter i uppgifterna, betonade han också att observationer som utfördes i UV-våglängden är svåra. Därför behövs mer bevis innan något kan sägas definitivt.
I framtiden hoppas man att framtida observationer kommer att hjälpa till att bekräfta förekomsten av vattenflöden och hur dessa kunde ha bidragit till att skapa Europas ”kaosterräng”. Framtida uppdrag, som NASA: s James Webb Space Telescope (planerat att lanseras 2018) kan hjälpa till att bekräfta plommonaktivitet genom att observera månen i infraröda våglängder.
Som Paul Hertz, chef för Astrofysikavdelningen vid NASA: s huvudkontor i Washington, sa:
"Hubbles unika kapacitet gjorde det möjligt för dem att fånga dessa plommor, vilket återigen visade Hubbles förmåga att göra observationer som den aldrig utformades för att göra. Denna observation öppnar upp en värld av möjligheter, och vi ser fram emot framtida uppdrag - till exempel James Webb Space Telescope - för att följa upp denna spännande upptäckt. ”
Bland andra teammedlemmar ingår Britney Schmidt, biträdande professor vid School of Earth and Atmospheric Sciences vid Georgia Institute of Technology i Atlanta; och Jennifer Wiseman, senior Hubble-projektforskare vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Deras arbete kommer att publiceras i 29 september nummer av Astrophysical Journal.
Och se till att njuta av den här videon av NASA om detta spännande fynd:
