Under en förbiflygning av Jupiters måne Europa för tjugo år sedan, NASA:s rymdsond Galileo kan ha sett en vattenplym. En grupp forskare inklusive forskare från Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Tyskland har nu hittat nya bevis för denna händelse. I datorsimuleringar strävade de efter att återskapa data som samlats in av den inbyggda partikeldetektorn som utvecklades och byggdes vid MPS och i USA. Detta var bara framgångsrikt under antagandet att en vattenplym var inblandad. Med sin skorpa av fruset vatten och hav under ytan, Europa har miljöförhållanden som kan vara gynnsamma för enkla livsformer. Vattenplymer skulle erbjuda framtida uppdrag till Jupiter möjligheten att komma i direkt kontakt med månens vattenreservoar.

En skiktad inre struktur inklusive en flytande järnkärna, en tunn syrerik atmosfär, ett inducerat magnetfält - Jupiters fjärde största måne, Europa, har större likhet med en planet än med en primitiv måne. En annan speciell egenskap:den upp till 18 kilometer tjocka yttre skorpan av fruset vatten täcker ett hav av vatten under ytan. Med de nya beräkningarna av en grupp forskare ledda av European Space Agency (ESA) och MPS, det finns nu allt fler bevis för att den jovianska månen släpper ut detta vatten i rymden, åtminstone ibland, i kryovulkaniska utbrott som kallas plymer. Saturnus måne Enceladus är känd för att uppvisa liknande beteende. Under NASA:s Cassini-uppdrag, kamerorna ombord tog spektakulära bilder av dess plymer.

Jämförbara och avgörande bevis på att även Europa sprutar vatten ut i rymden saknas fortfarande. "Dock, olika teorier, modeller, och sporadiska observationer tyder på att Europa, för, kan uppvisa plymer", säger MPS-forskaren Dr Elias Roussos. På senare år har forskare från flera institut i Europa och USA har oberoende hittat bevis på en specifik plym. Några av dessa grupper utvärderade data från magnetometern ombord på NASA:s rymdfarkost Galileo, som från 1995 och framåt ägnade åtta år åt att utforska det jovianska systemet. Under en förbiflygning av Europa år 2000, de uppmätta data visade avvikelser i Jupiters magnetfält nära månen. Dessa kan bero på en plym som inträffade samtidigt.

ESA-forskaren Dr. Hans Huybrighs och hans kollegor tittade också på data från förbiflygningen år 2000 – men den här gången, de tog en ny titt på mätningar utförda av Energetic Particles Detector (EPD). Detta instrument utvecklades och byggdes vid Applied Physics Laboratory vid Johns Hopkins University (USA) och vid MPS. Bland annat, EPD registrerade fördelningen av högenergiprotoner fångade i Jupiters magnetfält.

"Jupiters magnetfält är upp till tjugo gånger starkare än jordens och sträcker sig flera miljoner kilometer ut i rymden, " MPS-forskaren Dr Norbert Krupp beskriver förhållandena inom det jovianska systemet. Europa kretsar kring Jupiter inom denna enorma magnetiska skyddande sköld. Under förbiflygningen, EPD registrerade betydligt färre protoner nära månen än förväntat. Tidigare, forskare hade antagit att månen själv har hindrat detektorns sikt.

Dock, de aktuella resultaten indikerar en annan orsak. I utarbetade datorsimuleringar, forskare ledda av ESA och MPS modellerade högenergiprotonernas rörelser under förbiflygningen och försökte reproducera mätdata från EPD. Detta var bara framgångsrikt under antagandet att en plym hade påverkat Europas miljö. När högenergiprotoner kolliderar med oladdade partiklar från månens atmosfär eller plym, de innehåller elektroner från dem och blir själva oladdade partiklar. "Detta betyder att de inte längre är fångade i Jupiters magnetfält och kan lämna systemet i hög hastighet, " förklarar första författaren Dr. Hans Huybrighs från ESA.

För framtida uppdrag till det jovianska systemet, Europas plymer skulle erbjuda möjligheten att komma i direkt kontakt med månens underjordiska vattenreservoar och karakterisera den. År 2022, ESA:s JUICE-uppdrag (Jupiter Icy Moon Explorer) kommer att ge sig ut på sin resa. MPS kommer att bidra med Submillimeter Wave Instrument (SWI) och Jupiter Electron and Ion Spectrometer (JEI), en av sex sensorer från Partikelmiljöpaketet (PEP), till denna strävan. NASA förbereder också Europa-Clipper-uppdraget, som ska lanseras 2023 till det jovianska systemet. MPS är involverad i uppdragets vetenskapsteam.