IJsvulkanen op Jupiters maan Europa: computermodel legt gladde vlaktes uit
Op het eerste gezicht lijkt Europa, een van de manen van Jupiter, op een gladgepolijste biljartbal. Grote delen van het oppervlak zijn opvallend vlak en glad, zonder de kraters en scheuren die je op andere ijsmanen ziet. Hoe komt dat? Een nieuw onderzoek geeft een verrassend antwoord: ijsvulkanen die iets uitspugen dat lijkt op sneeuw.
Europa is bedekt met een dikke laag ijs, met daaronder waarschijnlijk een oceaan van vloeibaar water. Wetenschappers vermoeden al langer dat er op zulke ijsmanen "cryovulkanisme" voorkomt: vulkanisme waarbij geen gesmolten steen (lava) omhoogkomt, maar een soort ijskoude smurrie van water, ijs en andere stoffen. Die "cryolava" spuit dan uit scheuren in het oppervlak en verspreidt zich.
Het probleem was: niemand wist goed hoe zo'n ijskoude stroom zich precies gedraagt. Stroomt het als vloeibaar water, als natte sneeuw, of als iets heel anders? Dat bepaalt namelijk hoe ver de stroom komt en welke vorm het oppervlak krijgt.
Een computermodel van stromend ijs
Om dat uit te zoeken, bouwde een onderzoeksteam een nieuw computerprogramma genaamd CryoPy. Dit model rekent met een techniek die "Smoothed-Particle Hydrodynamics" heet: een methode waarbij een vloeistof wordt opgedeeld in duizenden kleine deeltjes, die elk apart worden gevolgd terwijl ze stromen en afkoelen. Zo kun je op de computer nabootsen hoe een cryolavastroom zich over tijd verspreidt en bevriest.
De onderzoekers testten verschillende soorten "cryolava" in hun model, gebaseerd op materialen die we ook op aarde kennen. Daaruit kwam één duidelijke winnaar naar voren: sneeuw. Een stroom die zich gedraagt als natte, sneeuwachtige smurrie, blijkt qua omvang en vorm opvallend goed te passen bij de gladde vlaktes die de Galileo-ruimtesonde in de jaren negentig op Europa fotografeerde.
Met andere woorden: als er ooit ijsvulkanen actief waren op Europa, dan spoot daar waarschijnlijk iets uit dat qua gedrag meer op smeltende sneeuw lijkt dan op vloeibaar water of dikke modder. Dat zou verklaren waarom grote stukken van het oppervlak zo glad en vlak zijn geworden: de stroom verspreidde zich rustig en gelijkmatig, en bevroor daarna tot een egale laag.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is een computersimulatie, geen direct bewijs dat er nu of ooit echt ijsvulkanen actief zijn geweest op Europa. Het model laat zien dat een sneeuwachtige cryolava de waargenomen vlaktes goed kan verklaren, maar dat is nog geen bevestiging dat het ook echt zo is gegaan. Toekomstige waarnemingen moeten dat uitwijzen.
Op zoek naar warmte-sporen
Het onderzoek levert ook iets heel praktisch op. De onderzoekers berekenden hoe warm zo'n cryolavastroom is, en hoe lang die warmte meetbaar blijft nadat de stroom is uitgespuwd. Die informatie is direct bruikbaar voor de Europa Clipper, de ruimtesonde die NASA naar Europa heeft gestuurd om de maan van dichtbij te onderzoeken.
Aan boord van Europa Clipper zit een infraroodcamera genaamd E-THEMIS, die warmteverschillen op het oppervlak kan meten. Volgens de berekeningen van dit onderzoek zou deze camera in staat moeten zijn om de warmtesporen van een actieve of recente ijsvulkaanuitbarsting daadwerkelijk op te vangen. Het onderzoek biedt zo een soort checklist: als Europa Clipper straks zulke warmtesignalen ziet, weten wetenschappers wat ze daaruit kunnen concluderen.
Dat is precies waarom dit werk ertoe doet. Het is geen definitief bewijs, maar wel een concreet voorspellend model waarmee toekomstige metingen kunnen worden getoetst. Als Europa Clipper straks de juiste warmtepatronen tegenkomt, kan dat een belangrijke aanwijzing zijn dat Europa geologisch nog springlevend is.
Bron: Europa smooth plains formation: a SPH cryovolcanic model