Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Wetenschappers maakten nieuwe zoutwaterkristallen met een unieke mix. Komen die voor in de oceanen van Jupitermaan Europa?
Europa is voor veel sterrenkundigen een heel intrigerende maan. Wat zijn bijvoorbeeld die mysterieuze roodbruine strepen (zie foto boven) op het oppervlak? Hoe ziet die mogelijke diepe oceaan eruit onder al dat ijs? En waaruit bestaat dat ijs zelf eigenlijk precies? Op die laatste vraag denken natuurkundigen van de University of Washington (VS) een mogelijk antwoord te hebben: unieke zoutwaterkristallen. Zij creëerden de nieuwe kristallen in het lab onder lage temperatuur en hoge druk. De bevindingen verschenen in Proceedings of the National Academy of Sciences.
Lees ook:
- IJs, maar dan anders
- Radiatie laat Jupitermaan gloeien in het donker
- Onder het bevroren oppervlak van Jupiters ijsmanen
Toevallige ontdekking
Wanneer zout water bevriest, ontstaat er een zogenoemd hydraat. In zo’n hydraat zoekt elk zoutmolecuul (van tafelzout, natriumchloride (NaCl)) de nabijheid op van twee watermoleculen. Samen vormen die trio’s een strakke structuur. Nu blijken er nog twee andere soorten zouthydraten te bestaan. Het ene heeft twee zoutmoleculen op maar liefst zeventien watermoleculen (of één op 8,5), de andere één zoutmolecuul op dertien watermoleculen.
De onderzoekers, onder leiding van Baptiste Journaux, ontdekten die twee nieuwe hydraten per toeval. Ze wilden in eerste instantie uitvogelen hoeveel ijs er zou vormen door de toevoeging van zout. Zout is namelijk een middeltje om ijs juist te laten smelten (vandaar het strooien ervan op de weg wanneer er sneeuw en ijs ligt).
Journaux en collega’s zetten een druppel zout water vast tussen twee vlijmscherpe diamanten. Die diamanten gaven op het monster een druk van wel 25.000 maal die van de atmosfeer. Tezamen met een temperatuur ruim onder de -50 graden Celsius leidde dat verrassend genoeg tot de groei van kristallen. Bij nadere analyse bleek het om de twee nieuwe zouthydraten te gaan.
Missies naar de ijsmanen
Diezelfde druk en temperatuur heerst waarschijnlijk op de Jupitermanen Europa en Ganymedes en de Saturnusmaan Titan. Het onderzoeksteam denkt daarom dat minimaal een van de twee gevonden typen zouthydraten voorkomen op die ijsmanen. Neem Europa. Wetenschappers denken dat zich daar onder een ijslaag van 5 tot 10 kilometer een oceaan bevindt van zeker 100 kilometer diep. Door de druk van het ijs op het vloeibare water kunnen dan de genoemde zoutwaterkristallen ontstaan.
De komende jaren zullen de ijsmanen het doel worden van diverse missies. Het gaat om ESA’s Jupiter Icy Moons explorer (lancering aankomende maand), NASA’s Europa Clipper (gepland voor oktober 2024) en NASA’s Dragon Fly naar Titan (naar verwachting in 2026). De ontdekking van Journaux en zijn team kan dan goed van pas komen. De instrumenten aan boord kunnen aan de hand van de chemische structuur van de zouthydraten veel gerichter zoeken. Beetje bij beetje worden dan de mysteriën van de buitenaardse oceanen ontsluierd.
Het verkeerde signaal
Planetair wetenschapper Daphne Stam van de TU Delft is gefascineerd door het onderzoek. “Dit soort studies naar ijs zijn heel belangrijk. Als we weten waaruit het ijs bestaat op die verre manen, weten we ook hoe groot de kans is op het bestaan van levensvormen onder het oppervlak. Heel veel factoren zijn daarvoor van belang: de ijsdikte, de samenstelling van het ijs, de bewegingen ervan. Is er bijvoorbeeld te veel zout in het ijs aanwezig, dan is dat minder gunstig voor het ontstaan van leven.”
“Tot nu toe hebben metingen aan de hand van zonlichtabsorptie geen inzichten gegeven in welke zouten en hoeveel ervan in het ijs zitten op manen als Europa”, legt ze verder uit. “In de huidige studie worden nu nieuwe zoutwaterijsvormen gepresenteerd, die veel meer watermoleculen per zoutmolecuul bevatten. De lichtabsorptiebanden daarvan zullen veel meer lijken op gewoon waterijs. Dat kan verklaren waarom er tegen de verwachtingen in, nog geen zout ijs is gevonden; er wordt naar het verkeerde signaal gezocht… Wat dat betreft, bieden de onderzoekers hier hoop voor de toekomst!”
Bronnen: PNAS, University of Washington via EurekAlert!
Beeld: NASA/JPL/Galileo