Deze waterdamp ontstaat wanneer ijs aan het oppervlak onmiddellijk verandert van vast naar gas.

Jupiters’ maan Ganymedes is een bijzonder exemplaar. Niet alleen is Ganymedes de grootste maan in ons zonnestelsel – en zelfs groter dan planeet Mercurius -, wetenschappers vermoeden dat ie onder zijn ijzige korst een heuse ondergrondse oceaan herbergt. In een nieuwe studie namen onderzoekers deze grootste maan die ons zonnestelsel rijk is nog wat beter onder de loep. En dat leidt tot een bijzondere ontdekking: voor het eerst hebben astronomen namelijk in zijn atmosfeer bewijs voor waterdamp gevonden.

Aardse oceanen
Uit eerder onderzoek is gebleken dat Ganymedes mogelijk meer water bevat dan alle aardse oceanen samen. Het is op de maan echter zo ijzig koud, dat het water aan het oppervlak bevroren is. De oceaan van Ganymedes zou zich daarom ongeveer op 160 kilometer diep, onder de korst schuilhouden. Hoewel je misschien zou denken dat de nieuw ontdekte waterdamp uit deze oceaan afkomstig is, blijkt dit niet zo te zijn. Er zit iets anders achter, zo ontdekten de onderzoekers.

Discrepantie
In 1998 vervaardigde ruimtetelescoop Hubble voor het eerst ultraviolette beelden van Ganymedes. Astronomen ontdekten kleurrijke linten van geëlektrificeerd gas, enigszins vergelijkbaar met het poollicht op aarde. Volgens het destijdse onderzoeksteam wees dit uit dat er in de atmosfeer van de maan moleculaire zuurstof (O2) te vinden was. Andere waargenomen kenmerken spraken dit echter weer tegen. Wetenschappers concludeerden uiteindelijk dat deze opvallende discrepantie waarschijnlijk te maken had met hogere concentraties atomaire zuurstof (O).

In 1998 nam Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph deze eerste ultraviolette beelden van Ganymedes. Deze beelden onthulden dat Ganymedes een magnetisch veld heeft. De overeenkomsten in de ultraviolette waarnemingen werden verklaard door de aanwezigheid van moleculaire zuurstof. De verschillen werden destijds verklaard door de aanwezigheid van atomaire zuurstof. Afbeelding: NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)

In de nieuwe studie wilden onderzoekers weleens weten hoeveel atomaire zuurstof Ganymedes’ atmosfeer herbergt. Hiervoor gebruikten ze wederom gegevens van ruimtetelescoop Hubble die in de afgelopen 20 jaar verzameld zijn. Tot hun verbazing en in tegenstelling tot de oorspronkelijke interpretaties van de gegevens in 1998, ontdekte het nieuwe onderzoeksteam nauwelijks atomaire zuurstof in de atmosfeer van Ganymedes. Dit betekent dat er een andere verklaring moet zijn voor eerder genoemde discrepantie.

Waterdamp
De onderzoekers namen de vervaardigde beelden van Hubble grondig onder de loep. En dat leidde tot een interessante ontdekking. Het is bekend dat de oppervlaktetemperatuur van Ganymedes gedurende de dag sterk varieert. Rond het middaguur kan het nabij de evenaar zo warm worden, dat het ijsoppervlak sublimeert – dat wil zeggen onmiddellijk verandert van vast naar gas. En dit zorgt voor de vorming van waterdamp. De onderzoekers veronderstellen dan ook dat deze waterdamp de discrepantie kan verklaren; de waargenomen verschillen in de UV-beelden zijn direct gecorreleerd met de delen van de atmosfeer waar men waterdamp zou verwachten.

Ganymedes’ atmosfeer
Het betekent dat we ondertussen een steeds beter beeld krijgen van Ganymedes’ atmosfeer. “Tot nu toe was er alleen moleculaire zuurstof waargenomen,” vertelt onderzoeker Lorenz Roth. “Dit wordt gevormd wanneer geladen deeltjes het ijsoppervlak eroderen. De waterdamp die we nu hebben gemeten ontstaat door de sublimatie van ijs in warmere gebieden.”

De bevindingen zijn met name belangrijk voor de aankomende missie van ESA naar Jupiter. Deze missie staat gepland voor 2022 en zal vervolgens in 2029 bij de gasreus arriveren. Tijdens de missie (Juice genaamd) zal er onderzoek worden gedaan naar de atmosfeer en magnetische velden van Jupiter. Maar nog veel interessanter is dat er ook een blik wordt geworpen op Jupiters ijzige manen Ganymedes, Europa en Callisto. De onderzoekers zijn met name geïnteresseerd in Ganymedes, mede omdat de eerder genoemde ondergrondse oceaan wellicht een broedplaats is van (microscopisch) leven. “Onze resultaten kunnen het missieteam voorzien van waardevolle informatie die gebruikt kan worden om hun observatieplannen te verfijnen en hun ruimtevaartuig te optimaliseren,” besluit Roth.

Wist je dat…

…Ruimtevaartuig Juno onlangs nog langs Ganymedes scheerde? En tijdens deze vlucht heeft Juno de mammoetmaan in opmerkelijk detail vereeuwigd. Bekijk hier de beelden!