Plymer av vattenånga som kan ventileras ut i rymden från Jupiters måne Europa kan komma inifrån själva den isiga skorpan, enligt ny forskning. En modell beskriver en process för saltlösning, eller saltberikat vatten, röra sig inom månens skal och så småningom bilda fickor av vatten – ännu mer koncentrerat med salt – som kan få utbrott.

Europa-forskare har ansett de möjliga plymerna på Europa som ett lovande sätt att undersöka beboeligheten hos Jupiters isiga måne, speciellt eftersom de erbjuder möjligheten att direkt tas prov av rymdfarkoster som flyger genom dem. Insikterna om aktiviteten och sammansättningen av isskalet som täcker Europas globala, inre hav kan hjälpa till att avgöra om havet innehåller de ingredienser som behövs för att stödja livet.

Detta nya arbete som erbjuder ett ytterligare scenario för vissa plymer föreslår att de kan komma från vattenfickor inbäddade i det isiga skalet snarare än vatten som tvingas uppåt från havet nedanför. Källan till plymerna är viktig:Vatten som kommer från den isiga skorpan anses mindre gästvänligt för liv än det globala inre havet eftersom det sannolikt saknar den energi som är en nödvändig ingrediens för liv. I Europas hav, att energi kan komma från hydrotermiska ventiler på havsbotten.

"Att förstå var dessa vattenplymer kommer ifrån är mycket viktigt för att veta om framtida Europa-utforskare kan ha en chans att faktiskt upptäcka liv från rymden utan att sondera Europas hav, " sa huvudförfattaren Gregor Steinbrügge, en postdoktor vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap.

Med hjälp av bilder som samlats in av NASA:s rymdfarkost Galileo, forskarna utvecklade en modell för att föreslå hur en kombination av frysning och trycksättning kan leda till ett kryovulkanutbrott, eller en explosion av kallt vatten. Resultaten, publicerad 10 nov in Geofysiska forskningsbrev , kan kasta ljus över utbrott på andra isiga kroppar i solsystemet.

Forskarna fokuserade sina analyser på Manannán, en 18 mil bred (29 kilometer bred) krater på Europa som var ett resultat av ett nedslag med ett annat himmelsobjekt för tiotals miljoner år sedan. Att resonera att en sådan kollision skulle ha genererat enorm värme, de modellerade hur den smälta isen och efterföljande frysning av vattenfickan i det iskalla skalet kunde ha trycksatt den och fått vattnet att bryta ut.

"Kometen eller asteroiden som träffade isskalet var i grunden ett stort experiment som vi använder för att konstruera hypoteser för att testa, " sa medförfattaren Don Blankenship, senior forskare vid University of Texas Institute for Geophysics (UTIG) och huvudforskare av radarinstrumentet, REASON (Radar for Europa Assessment and Sounding:Ocean to Near-surface), som kommer att flyga ombord på NASA:s kommande rymdfarkost Europa Clipper. "Vår modell gör specifika förutsägelser som vi kan testa med hjälp av data från radarn och andra instrument på Europa Clipper."

Modellen indikerar att när Europas vatten delvis frös till is efter nedslaget, överblivna fickor med vatten kunde ha skapats i månens yta. Dessa saltvattenfickor kan röra sig i sidled genom Europas isskal genom att smälta intilliggande isområden och blir följaktligen ännu saltare i processen.

En salt drivkraft

Modellen föreslår att när en migrerande saltlakeficka nådde centrum av Manannán-kratern, det fastnade och började frysa, genererar tryck som så småningom resulterade i en plym, uppskattas ha varit över en mil hög (1,6 kilometer). Utbrottet av denna plym lämnade ett särskiljande märke:ett spindelformat drag på Europas yta som observerades av Galileo-avbildning och införlivades i forskarnas modell.

"Även om plymer som genereras av saltlakefickors migration inte skulle ge direkt inblick i Europas hav, våra fynd tyder på att Europas isskal i sig är mycket dynamiskt, " sa medförfattaren Joana Voigt, en forskarassistent vid University of Arizona, i Tucson.

Den relativt lilla storleken på plymen som skulle bildas vid Manannán indikerar att nedslagskratrar förmodligen inte kan förklara källan till andra, större plymer på Europa som har antagits baserat på data från Galileo och NASA:s rymdteleskop Hubble, sa forskare. Men processen som modellerats för Manannán-utbrottet kan hända på andra isiga kroppar – även utan en påverkan.

"Arbetet är spännande, eftersom det stöder den växande mängden forskning som visar att det kan finnas flera typer av plymer på Europa, " sa Robert Pappalardo från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien och projektforskare vid Europa Clipper-uppdraget. "Att förstå plymer och deras möjliga källor bidrar starkt till Europa Clippers mål att undersöka Europas beboelighet."

Uppdrag som Europa Clipper hjälper till att bidra till området astrobiologi, den tvärvetenskapliga forskningen om variabler och villkor i avlägsna världar som skulle kunna hysa livet som vi känner det. Även om Europa Clipper inte är ett livsupptäckt uppdrag, den kommer att genomföra detaljerad spaning av Europa och undersöka om den iskalla månen, med dess underjordiska hav, har förmågan att försörja livet. Att förstå Europas beboelighet kommer att hjälpa forskare att bättre förstå hur livet utvecklades på jorden och potentialen för att hitta liv bortom vår planet.