2013 upptäckte rymdteleskopet Hubble vattenånga på Jupiters måne Europa. Ångan var bevis på plymer som liknade de på Saturnus måne Enceladus. Det, och andra övertygande bevis, visade att månen har ett hav. Det ledde till spekulationer om att havet kunde hysa liv.
Men havet är skylt under ett tjockt, globalt lager av is, vilket gör plymerna till vårt enda sätt att undersöka havet. Plymerna är så svåra att upptäcka att de inte har bekräftats.
Huvudförfattaren till artikeln som presenterar Hubbles bevis från 2013 är Lorenz Roth från Southwest Research Institute. Han sa:"Den överlägset enklaste förklaringen till denna vattenånga är att den bröt ut från plymer på Europas yta. Om dessa plymer är kopplade till det underjordiska vattenhavet som vi är övertygade om finns under Europas skorpa, betyder det att framtida undersökningar kan direkt undersöka den kemiska sammansättningen av Europas potentiellt beboeliga miljö utan att borra genom lager av is Och det är oerhört spännande."
Det är det, men först måste forskare hitta plymerna.
"Vi pressade Hubble till dess gränser för att se detta mycket svaga utsläpp. Dessa kan vara smygplymer eftersom de kan vara tunna och svåra att observera i synligt ljus", säger Joachim Saur från University of Cologne, medförfattare till 2013 års tidning.
Att beskriva dem som tunna smygplymer visade sig vara profetiskt.
Nyligen letade ett team av forskare efter plymer. Deras resultat finns i en presentation som gavs till IAU Symposium 383 med titeln "ALMA Spectroscopy of Europa:A Search for Active Plumes." Huvudförfattaren är M.A. Cordiner från Solar System Exploration Division vid NASA:s Goddard Space Flight Center. Tidningen är tillgänglig på arXiv förtrycksserver.
"Europas underjordiska hav är ett högprioriterat mål i sökandet efter utomjordiskt liv, men direkta undersökningar hindras av närvaron av ett tjockt yttre isskal", skriver författarna. Forskarna använde ALMA för att söka efter molekylära utsläpp från atmosfäriska plymer. De undersökte processer under isen som kunde hjälpa dem att förstå Europas hav och dess kemi.
Solsystemet är fullt av isiga kroppar, inklusive kometer, Kuiperbältsobjekt, dvärgplaneter och månar som Europa. Europa har en hög densitet jämfört med andra isiga kroppar, vilket tyder på en rejäl stenig interiör. Dess hav utgör cirka 10 % av månen och är täckt av ett iskallt skal av osäker tjocklek. Den kan vara flera tiotals kilometer tjock. Forskare lärde sig mycket av detta från NASA:s Galileo-uppdrag.
Under de senaste åren har Europa och dess hav hoppat till toppen av listan över mål i jakten på liv. Orsakerna är inte oklara:flytande vatten är en oemotståndlig ledstjärna i vårt sökande efter beboeliga platser. Plymerna från Europas hav är vårt enda sätt att studera havet och dess potentiella beboelighet.
Under årens lopp har olika teleskop undersökt Europa och letat efter fler bevis på plymer. De har hittat potentiell intermittent plymaktivitet nära månens sydpol. Men bekräftelsen på de plymer som Hubble såg 2013 är svårfångad. 2023 granskade JWST Europa. Dessa observationer "fann inga bevis för aktiva plymer, vilket tyder på att all dagens aktivitet måste vara lokaliserad och svag; robust bekräftelse av de initiala HST-plymresultaten förblir också utmanande", skriver författarna.
I ett försök att hitta plymerna använde författarna ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. De observerade Europa under fyra separata dagar för att täcka månens yta. Tyvärr hittade de inga plymer.
"Trots nästan fullständig täckning av både Europas ledande och efterföljande hemisfärer, hittar vi inga bevis för gasfasmolekylär absorption eller emission i våra ALMA-data", skriver forskarna. "Genom att använda ALMAs unika kombination av hög spektral/spatial upplösning och känslighet har våra observationer möjliggjort den första dedikerade sökningen efter HCN, H2 CO, SO2 och CH3 OH i Europas exosfär och plymer. Inga bevis hittades för närvaron av dessa molekyler."
Att inte hitta några bevis betyder inte riktigt att de molekylerna inte finns där. Snarare betyder det att om de är där är deras koncentrationer så låga att de ligger under detektionströskeln. I det här fallet skulle vissa koncentrationer vara lägre än de som detekteras i Enceladus plymer, vilket är bekräftat.
En kemikalie i synnerhet illustrerar denna punkt:CH3 OH (metanol.) "För CH3 Å andra sidan skulle vår ALMA övre gräns på <0,86 % inte ha varit tillräckligt känslig för att detektera denna molekyl vid Enceladus plymförekomst på 0,02 %", skriver författarna.
Det finns några intressanta relationer mellan Europa och andra isiga objekt i solsystemet. Det har med överflödsgränser att göra. Forskarna fastställde övre gränser för H2 CO (formaldehyd) på Europa. "Faktiskt, vår H2 Den övre gränsen för CO-förekomsten är betydligt lägre än vad som uppmätts av Cassini i Enceladus-plymen, vilket innebär en möjlig kemisk skillnad."
Trots att den inte hittade några plymer var observationerna fortfarande värdefulla. Genom att sätta detektionsgränser hjälper det efterföljande försök att söka efter dem. Och detta kommer inte att vara forskarnas sista försök att hitta plymer. Allt som ger ledtrådar till Europas hav är för lockande för att ignorera, och denna forskning visar att ALMA är lämpad för den här typen av undersökningar.
"Våra resultat visar att ALMA är ett kraftfullt verktyg i sökandet efter avgasning från isiga kroppar i solsystemet och att uppföljande sökningar efter andra molekyler vid ytterligare epoker (på Europa och andra isiga kroppar) är motiverade", avslutar forskarna.
Mer information: M. A. Cordiner et al, ALMA Spectroscopy of Europa:A Search for Active Plumes, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.05525
Journalinformation: arXiv
Tillhandahålls av Universe Today
