De bevroren maan van Saturnus Enceladus herbergt een zoute vloeibare oceaan onder zijn korst, en het sproeit monsters uit alsof ruimtevaartgangers zijn gletsjige goedheid durven proeven. Op 28 oktober is dat precies wat de Cassini-orbiter van NASA zal doen, waardoor de diepste duik ooit in de vloeibare pluimen wordt gemaakt die in de ruimte spatten.
gerelateerde inhoud
- De wervelende storm boven de noordpool van Saturnus veranderde de kleuren
- Heeft Icy Pluto een verborgen oceaan? New Horizons biedt nieuwe aanwijzingen
- Prachtig nieuw uitzicht op Enceladus, de 6e grootste maan van Saturnus
- Deze instrumenten zullen NASA helpen erachter te komen of het leven kan gedijen op Europa
De duik door de pluimen geeft een glimp van de inhoud van die buitenaardse oceaan - evenals aanwijzingen of er hydrothermische openingen actief zijn op de zeebodem van de ijzige maan. Cruciaal is dat de nauwe pass van deze week Cassini's voorlaatste bezoek aan Enceladus is, dus astronomen hopen zoveel mogelijk nieuwe gegevens te krijgen over het waterige interieur.
"Het is jaren geleden dat we een close-up van Enceladus hebben gehad, dus we hebben veel tijd gehad om de gegevens te bekijken", zegt Cassini-wetenschapper Mark Perry van Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Maryland. "We hebben veel open vragen en nu zijn er niet veel flybys meer om ze te proberen te beantwoorden."
Toen de Cassini-missie in 1997 van start ging, wisten wetenschappers al dat er iets vreemds aan de hand was met Enceladus. De maan was helderder dan verwacht wanneer hij door een telescoop werd gezien en beelden van de Voyager-missies toonden een ongewoon, rimpelig oppervlak.
Toen, in juli 2005, onthulden de beelden van Cassini een enorme wolk van waterdamp over de zuidpool van de maan, geproduceerd door heldere pluimen waterijs die van het oppervlak schieten. Nader onderzoek wees uit dat de pluimen van onder de korst komen.
"[Enceladus] zou vier miljard jaar geleden solide zijn bevroren!" Zegt Perry. "Het was absoluut niet de bedoeling dat er vloeistof in zat, laat staan om het eruit te spuiten."
De bron van de geisers bleef enige tijd een mysterie. Aanvankelijk dachten wetenschappers dat de geisers zouden kunnen putten uit een kleine, lokale ondergrondse vijver. Pas recent hebben zwaartekrachtgegevens van Cassini astronomen helpen bepalen dat een vloeibare oceaan onder het oppervlak van de hele maan ligt.
Waterige geisers schieten vanaf de zuidpool van Enceladus in deze Cassini-afbeelding uit 2010. (NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute) Cassini's eerdere passages door de pluimen toonden aan dat ze zout en organisch materiaal bevatten - een aanwijzing dat deze oceaan mogelijke bouwstenen voor het leven bevat. En tot grote opwinding van astrobiologen onthulde recente analyse van stof rond Saturnus dat een stroom deeltjes afkomstig van de pluimen van Enceladus kleine siliciumrijke korrels bevat die zich waarschijnlijk rond hydrothermale openingen hebben gevormd.
Op aarde kunnen hydrothermische openingen in de diepe oceaan hele levensgemeenschappen ondersteunen, en ze kunnen zelfs een van de plaatsen zijn waar levende organismen voor het eerst op onze planeet zijn ontstaan. Het bevestigen van hydrothermische activiteit op Enceladus zou een sterk teken zijn dat de kleine maan momenteel omgevingen heeft die geschikt zijn voor het leven.
Perry werkt met de ionen- en neutrale massaspectrometer (INMS), een van de twee instrumenten die belangrijke metingen zullen uitvoeren als Cassini deze week door de pluimen loopt. Het INMS gaat op zoek naar tekenen van waterstof afkomstig van diep onder het oppervlak van Enceladus.
Eerder gaat door de pluimen die waterstof hebben gevonden, maar wetenschappers hebben nog niet kunnen bepalen of het alleen bestaat of dat de detecties het gevolg zijn van de afbraak van watermoleculen. Voor deze flyby bevindt INMS zich in een speciale open configuratie die eindelijk zal onthullen of er waterstof afkomstig is van interacties tussen het gesteente en de oceaanlaag bij actieve ventilatieopeningen.
"Het wordt een heel mooie, eenvoudige, directe test van dit idee dat er mogelijk waterstof ontlucht wordt door Enceladus, " zegt Bill McKinnon van de Washington University in St. Louis, een ander lid van het INMS-team van Cassini.
Een illustratie op basis van Cassini-gegevens laat zien hoe hydrothermische activiteit op Enceladus eruit zou kunnen zien. (NASA / JPL-Caltech) Bovendien zal de Cosmic Dust Analyzer van Cassini tijdens de komende duik naar organische deeltjes zoeken. Eerdere monsters van de pluimen identificeerden vluchtige gassen en organische stoffen, maar van een grotere afstand. De duik van deze week passeert binnen 30 mijl van het zuidpoolgebied, waardoor het ruimtevaartuig hopelijk enkele van de grotere deeltjes kan identificeren die snel naar de oppervlakte zouden terugvallen.
"Het hoogtepunt is echt deze diepe bemonstering van de gas- en ijzige deeltjes", zegt Cassini-projectwetenschapper Linda Spilker van het Jet Propulsion Laboratory van NASA.
Terwijl het in de richting van de planeet duikt, zal het ruimtevaartuig ook de bron van de pluimen afbeelden, structuren die tijgerstrepen worden genoemd die over de zuidpool van Enceladus snijden. Wetenschappers weten nog steeds niet zeker of de vloeistof in afzonderlijke stralen of als brede materiaalgordijnen of als een mengsel van beide uit het oppervlak barst. Na het passeren van de pluimen, zal het ruimtevaartuig zich omdraaien en ze verlicht in het zonlicht vangen, wat mogelijk kan helpen om dit mysterie op te lossen.
Cassini zal niet veel langer meer hebben om Enceladus te studeren, want het zal zijn laatste reis door de wereld maken in december. Het ruimtevaartuig zelf is in uitstekende staat maar heeft bijna geen brandstof meer. In plaats van de controle te verliezen en het vaartuig te laten crashen in intrigerende manen zoals Enceladus of wazige Titan, zal Cassini in 2017 een waaghals werpen tussen de binnenste ringen van Saturnus, de hogere atmosfeer van de planeet bestuderen voordat deze in zijn diepten verdwijnt - een handeling die Spilker noemt "uitgaan" een uitbarsting van glorie. "
"We hebben zoveel geleerd met de Cassini-missie dat we in zekere zin alle boeken over de ijzige manen hebben herschreven, " zei Spilker.
Het einde van de missie betekent dat het jaren tot decennia kan duren voordat we onze volgende blik op een ijzige maan kunnen bekijken. NASA en het European Space Agency werken samen aan de aanstaande JUICE-missie om Jupiter en drie van zijn manen te bestuderen, maar dat is niet gepland om te starten tot 2022. En een NASA-missie gewijd aan Jupiter's maan Europa, een andere ijzige wereld met een ondergrondse oceaan en mogelijk pluimen, is in de maak maar zou ook pas in de jaren 2020 lanceren.
Toch merkt Perry op dat alles wat bij Enceladus is geleerd bij Europa verder moet worden verbeterd, nu we een beter idee hebben van wat we moeten zoeken. En veel wetenschappers hebben hoop op een toekomstige missie om Enceladus opnieuw te bezoeken, dit keer met instrumenten die speciaal zijn ontworpen voor zijn pluim. Zo'n missie kan meerdere flybys maken, in een baan om de maan draaien of er zelfs op landen, voortbouwend op de rijkdom aan gegevens die zijn teruggekeerd van Cassini's flybys.
"Het is een prachtig succes geweest", zegt Francis Nimmo aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz. "Wie had geraden dat Enceladus net zo interessant zou worden als het bleek te zijn."
