EUROPA (SATELLIET): KENMERKEN, COMPOSITIE, BAAN, BEWEGING - ARTE - 2025

Europa is een natuurlijke satelliet of maan van Jupiter, ontdekt in 1610 door de Italiaanse astronoom Galileo Galilei (1564-1642). Het maakt deel uit van de zogenaamde Galilese manen, samen met Ganymedes, Io en Callisto. De naam komt van een personage uit de Griekse mythologie: Europa was de moeder van koning Minos van Kreta, een van de vele liefhebbers van de koning van de goden.

De Duitse astronoom Simon Marius, een tijdgenoot van Galileo, suggereerde de naam in een werk van hem, dat ook de ontdekking van de Jupiter-satellieten bijschreef voordat Galileo het aankondigde.

Figuur 1. Afbeelding in natuurlijke kleuren van Europa gemaakt door de Galileo-missie, de lijnen zijn waarschijnlijk breuken in de korst met blootliggende rotsen. Bron: Wikimedia Commons. NASA / JPL / DLR / Openbaar domein

Een andere aanduiding die voor deze satelliet wordt gebruikt en die momenteel niet wordt gebruikt, is degene die Galileo oorspronkelijk had voorgesteld, met Romeinse cijfers. Europa is dus ook Jupiter II, aangezien het de tweede Galilese maan is die dicht bij de planeet staat (Io is de dichtstbijzijnde, maar er zijn vier andere kleinere manen).

Uiteindelijk vielen de astronomen voor de suggestie van Marius, die de satellieten mogelijk onafhankelijk van Galileo heeft ontdekt.

De ontdekking van de Galilese manen in een baan om Jupiter was een mijlpaal voor de wetenschap. Het versterkte de heliocentrische theorie van Copernicus en deed de mensheid beseffen dat de aarde niet het centrum van het universum was.

De manen van Galilea bleven echter lange tijd als kleine lichtpuntjes, gezien met de telescoop in een baan om Jupiter.

Dat was totdat de onbemande missies Pioneer, Voyager, Galileo en New Horizons een stroom van informatie over Europa en de resterende satellieten van de reuzenplaneten brachten.

Algemene karakteristieken

Mogelijke bewoonbaarheid

Europa, iets kleiner dan de maan, heeft een oceaan van water onder het oppervlak en wordt tegen de zonnewind beschermd door het magnetische veld van Jupiter, waardoor het enige vooruitzichten op bewoonbaarheid biedt.

Figuur 2. Vergelijkende grootte van Europa, linksonder, met de aarde en de maan. Bron: Wikimedia Commons. Apollo 17 Afbeelding van de hele aarde: NASA Telescopisch beeld van de volle maan: Gregory H. Revera Afbeelding van Europa: NASA / JPL / Openbaar domein

Voeg daarbij het feit dat Europa mogelijk tektonisch is. En behalve de aarde was er tot nu toe geen ander hemellichaam met een complexe geologie bekend.

Atmosfeer

Het heeft ook een atmosfeer, zwak maar met zuurstof, en de dichtheid, hoewel niet zo hoog als die van de aarde, suggereert dat er een goede hoeveelheid gesteente in de samenstelling zit.

Oppervlakte

Het bevroren oppervlak is erg glad, nauwelijks gekruist door de lijnen in figuur 1.

Deze lijnen weerspiegelen mogelijk spanningen in de 100-150 km dikke ijskorst die Europa bedekt en de onderliggende rots blootlegt, waaronder vloeibaar water.

Door de getijdenopwarming is er in het binnenland van Europa genoeg warmte om deze oceaan in stand te houden.

Het is gebruikelijk om getijden te beschouwen als verschijnselen die typerend zijn voor oceanische massa's, maar de aantrekkingskracht van de zwaartekracht verplaatst niet alleen het water, maar ook de rots. En deze processen veroorzaken wrijving die de energie van orbitale beweging in warmte dissipeert.

Geen magnetisch veld

Door metingen van het magnetische veld van onbemande missies is bekend dat Europa een eigen magnetisch veld mist. Maar ze ontdekten ook het bestaan ​​van een ijzeren kern en een laag water die rijk is aan mineralen onder de korst.

Deze metingen geven aan dat het kompas van een reiziger die in Europa aankomt een wilde zwaai zou ondergaan, vooral wanneer de nadering van Jupiter maximaal is. En het is dat het intense Jupiter magnetische veld interageert met het geleidende materiaal van de ondergrond, waardoor deze fluctuaties ontstaan.

Het albedo van Europa

Het is bekend dat Europa een ijskoud en ietwat oneffen oppervlak heeft, niet alleen vanwege de informatie die via afbeeldingen wordt verkregen, maar ook vanwege de metingen aan zijn albedo.

Het albedo van een object - astronomisch of van een andere aard - is de fractie licht die het reflecteert. Dat is de reden waarom de waarde varieert van 0 tot 1.

Als het albedo 0 is, betekent dit dat het object al het licht absorbeert zonder iets te reflecteren, integendeel, als het 1 is, wordt het volledig gereflecteerd.

Spiegels zijn objecten met een groot albedo en dat van Europa is 0,69. Dit betekent dat het ongeveer 69% van het licht dat het oppervlak bereikt, reflecteert, een indicatie dat het ijs dat het bedekt schoon en recent is.

Daarom is het oppervlak van Europa relatief jong, naar schatting ongeveer 10 miljoen jaar oud. Oppervlakken met oud ijs zijn meestal vrij donker en hebben minder albedo.

Een ander feit in zijn voordeel is dat het oppervlak van Europa nauwelijks inslagkraters heeft, wat duidt op voldoende geologische activiteit om bewijs van inslagen uit te wissen.

Een van deze weinige kraters verschijnt onderaan figuur 1. Het is de lichte vlek in de vorm van een mol met een donker centrum, Pwyll Crater genaamd, ter ere van de Keltische godheid van de onderwereld.

Samenvatting van de belangrijkste fysieke kenmerken van Europa

Vertaalbeweging

Europa beweegt zich rond Jupiter met een periode van iets meer dan 3 en een halve dag, in een redelijk cirkelvormige baan.

Een bijzonderheid in de translatiebeweging van Europa is dat deze synchroon roteert met Jupiter. Daarom toont het altijd hetzelfde gezicht naar de planeet, net als de maan naar de aarde. Dit fenomeen wordt ook wel getijdenkoppeling genoemd.

Figuur 3. Europa laat Jupiter altijd hetzelfde gezicht zien dankzij de synchrone rotatie. Bron: NASA.

Getijdenkoppeling wordt gekenmerkt door het feit dat het object dezelfde tijd nodig heeft om in een baan om het meest massieve lichaam - in dit geval Jupiter - te cirkelen, aangezien het een volledige omwenteling om zijn eigen as maakt.

De verklaring is dat hemellichamen geen puntmassa's zijn, maar objecten met aanzienlijke afmetingen. Om deze reden is de zwaartekracht die Jupiter op zijn satellieten uitoefent niet homogeen, maar intenser aan de dichtstbijzijnde kant en minder intens aan de andere kant.

Dit zorgt voor een periodieke vervorming in Europa, die ook wordt beïnvloed door de zwaartekracht die regelmatig wordt uitgeoefend door de andere nabijgelegen manen van Galilea: Ganymede en Io.

Het resultaat is een versterking van de zwaartekracht in een fenomeen dat bekend staat als orbitale resonantie, aangezien de andere manen Europa met precieze tijdsintervallen door zwaartekracht aantrekken.

Laplace-resonantie

En natuurlijk doet Europa hetzelfde met de andere manen, waardoor er een soort harmonie tussen alle manen ontstaat.

De onderlinge gravitatie-effecten van de Galilese manen worden de Laplace-resonantie genoemd, naar de ontdekker ervan, de Franse wiskundige en astronoom Pierre Simon de Laplace in 1805.

Er zijn verschillende soorten resonantie in de natuurkunde. Dit is een zeldzame resonantie waarin de perioden van omwenteling van de drie manen in een verhouding van 1: 2: 4 zijn. Elke kracht die op een van de leden van dit systeem wordt uitgeoefend, wordt via zwaartekrachtsinteractie op de anderen overgebracht.

Figuur 4. Animatie van de orbitale resonantie tussen de Galilese satellieten. Bron: Wikimedia Commons. Gebruiker: Matma Rex / publiek domein.

Daarom zorgen de getijdenkrachten ervoor dat heel Europa wordt blootgesteld aan uitsteeksels en compressies die de hierboven beschreven verwarming veroorzaken. En het zorgt er ook voor dat Europa een oceaan van vloeibaar water in zich heeft.

Roterende beweging

Europa heeft een rotatiebeweging om zijn eigen as, die, zoals we al zeiden, dezelfde duur heeft als de omlooptijd, dankzij de getijdenkoppeling die het heeft met Jupiter.

Samenstelling

In Europa zijn dezelfde elementen aanwezig als op aarde. In de atmosfeer zit zuurstof, ijzer en silicaten zitten in de kern, terwijl water, de meest opvallende stof, de laag onder de korst inneemt.

Het water onder Europa is rijk aan minerale zouten, zoals natriumchloride of keukenzout. De aanwezigheid van magnesiumsulfaat en zwavelzuur kan gedeeltelijk de roodachtige lijnen verklaren die het oppervlak van de satelliet kruisen.

Er wordt ook aangenomen dat er in Europa tholins zijn, organische verbindingen die worden gevormd dankzij ultraviolette straling.

Tholins komen veel voor op ijzige werelden zoals Europa en Saturnusmaan Titan. Koolstof, stikstof en water zijn nodig om ze te vormen.

Interne structuur

De interne structuur van Europa is vergelijkbaar met die van de aarde, aangezien het een kern, een mantel en een korst heeft. De dichtheid, samen met die van Io, is hoger dan in het geval van de andere twee Galilese manen, wat duidt op een hoger silicaatgehalte.

Figuur 5. Interne structuur van de vier manen van Galilea, volgens theoretische modellen. Bron: Kutner, M. Astronomy: een fysiek perspectief.

De kern van Europa is niet gemaakt van gesmolten metaal (in tegenstelling tot Io), wat suggereert dat het water onder de korst een hoog mineraalgehalte heeft, aangezien Europa's magnetisme voortkomt uit de interactie tussen een goede geleider zoals water met zouten. en het intense magnetische veld van Jupiter.

Radioactieve elementen zijn overvloedig aanwezig in de rotsmantel, die energie afgeven bij het vervallen en een andere bron van interne warmte vormen voor Europa, afgezien van getijdenverwarming.

De buitenste laag water, gedeeltelijk bevroren en gedeeltelijk vloeibaar, wordt geschat op 100 km dik in sommige gebieden, hoewel anderen beweren dat het slechts ongeveer 200 m is.

Deskundigen zijn het er in ieder geval over eens dat de hoeveelheid vloeibaar water in Europa twee keer zo groot kan zijn als op aarde.

Er wordt ook aangenomen dat er meren zijn in de spleten van de ijskorst, zoals gesuggereerd in figuur 6, die ook leven kunnen herbergen.

Het ijzige oppervlak ontvangt de continue interactie met geladen deeltjes die door de Joviaanse stralingsgordels worden gestuurd. Het sterke magnetisme van Jupiter versnelt elektrische ladingen en geeft ze energie. Zo bereiken de deeltjes het oppervlakte-ijs en fragmenteren de watermoleculen.

Er komt genoeg energie vrij in het proces, genoeg om de gloeiende gaswolken rond Europa te vormen die de Cassini-sonde observeerde terwijl hij op weg was naar Saturnus.

Figuur 6. Interne structuur van Europa volgens de modellen gemaakt met de beschikbare informatie. Bron: Wikimedia Commons.

geologie

Onbemande missies hebben een schat aan informatie over Europa opgeleverd, niet alleen door de veelheid aan afbeeldingen met hoge resolutie die ze van het oppervlak hebben gestuurd, maar ook vanwege Europa's zwaartekrachtseffecten op ruimtevaartuigen.

De beelden onthullen een heel lichtgeel oppervlak, zonder opvallende landvormen, zoals torenhoge bergen of opvallende kraters, in tegenstelling tot andere Galilese satellieten.

Maar wat het meest opvalt, is het netwerk van kronkelige lijnen die elkaar continu kruisen en dat we duidelijk zien in figuur 1.

Wetenschappers geloven dat deze lijnen afkomstig zijn van diepe kloven in het ijs. Bij nader inzien hebben de lijnen een donkere rand met een lichtere middenstreep waarvan wordt aangenomen dat deze het product is van grote geisers.

Figuur 7. De geisers van Europa, gezien door Hubble. Bron: NASA.

Deze torenhoge stoomkolommen (pluimen) van enkele kilometers hoog bestaan ​​uit warmer water dat vanuit het binnenste door de breuken opstijgt, zoals gerapporteerd door waarnemingen van de Hubble Space Telescope.

Sommige analyses onthullen de sporen die zijn achtergelaten door water met een hoog mineraalgehalte en vervolgens verdampt.

Het is mogelijk dat er onder de korst van Europa subductieprocessen plaatsvinden, zoals die op aarde plaatsvinden, waarbij tektonische platen aan de randen samenkomen en ten opzichte van elkaar bewegen in zogenaamde subductiezones.

Maar in tegenstelling tot de aarde zijn platen gemaakt van ijs dat over vloeibare oceaan beweegt, in plaats van magma, zoals op aarde.

Mogelijke bewoonbaarheid van Europa

Veel experts zijn ervan overtuigd dat de oceanen van Europa microbieel leven kunnen bevatten, omdat ze rijk zijn aan zuurstof. Bovendien heeft Europa een atmosfeer, hoewel dun, maar met de aanwezigheid van zuurstof, een element dat nodig is om het leven te ondersteunen.

Een andere mogelijkheid om het leven te ondersteunen zijn de meren die zijn ingekapseld in de ijskorst van Europa. Momenteel zijn het aannames en ontbreekt er veel meer bewijs om ze te bevestigen.

Er wordt nog steeds enig bewijs toegevoegd om deze hypothese te versterken, bijvoorbeeld de aanwezigheid van kleimineralen in de korst, die op aarde worden geassocieerd met organisch materiaal.

En een andere belangrijke stof die, volgens nieuwe bevindingen, op het oppervlak van Europa wordt aangetroffen, is natriumchloride of keukenzout. Wetenschappers hebben ontdekt dat tafelzout, onder de heersende omstandigheden in Europa, de lichtgele kleur krijgt, die te zien is op het oppervlak van de satelliet.

Als dit zout uit de oceanen van Europa komt, betekent dit dat ze zeer waarschijnlijk gelijkenis vertonen met de aardse en daarmee de mogelijkheid om leven te herbergen.

Deze bevindingen impliceren niet noodzakelijk dat er leven in Europa is, maar indien bevestigd, heeft de satelliet voldoende voorwaarden voor zijn ontwikkeling.

Er is al een NASA-missie genaamd Europa Clipper, die momenteel in ontwikkeling is en in de komende jaren kan worden gelanceerd.

Tot de doelstellingen behoren de studie van het oppervlak van Europa, de geologie van de satelliet en zijn chemische samenstelling, evenals de bevestiging van het bestaan ​​van de oceaan onder de korst. We zullen nog wat langer moeten wachten om erachter te komen.

Referenties

1. BBC. Waarom is de ijsmaan Europa van Jupiter de beste kandidaat om buitenaards leven in het zonnestelsel te vinden? Hersteld van: bbc.com.
2. Eales, S. 2009. Planeten en planetaire systemen. Wiley-Blackwell.
3. Kutner, M. 2003. Astronomie: een fysiek perspectief. Cambridge University Press.
4. Pasachoff, J. 2007. De kosmos: astronomie in het nieuwe millennium. Derde editie. Thomson-Brooks / Cole.
5. Seeds, M. 2011. Het zonnestelsel. Zevende editie. Cengage leren.
6. Wikipedia. Europa (maan). Hersteld van: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Europa Clipper. Hersteld van: es.wikipedia.org.