Sinds de Cassini-ruimtesonde bijna 20 jaar geleden pluimen van waterdamp ontdekte die uit geisers op Enceladus uitbarstten, is de met ijs bedekte oceaan van Saturnus maan het was een hot topic.
De James Webb Space Telescope heeft nu de grootste pluim tot nu toe gezien. Het verbazingwekkend gevoelige oog van de telescoop mat een uitbarsting van waterdamp die minstens 10.000 kilometer (meer dan 6.000 mijl) de ruimte in raasde. Dit is ongeveer 20 keer de grootte van Enceladus zelf, en heeft wetenschappers een ongekend inzicht gegeven in hoe de maanDe geisers van Saturnus leveren materiaal aan de ijzige ringen van Saturnus.
“Toen ik naar de gegevens keek, dacht ik eerst dat ik het mis had, het was zo schokkend om een pluim in kaart te brengen die meer dan 20 keer de diameter van de maanzegt planetaire wetenschapper Geronimo Villanueva van NASA’s Goddard Space Flight Center.
“De pluim reikt veel verder dan we ons kunnen voorstellen.”
De geisers die in 2005 door Cassini werden ontdekt, veranderden alles wat we dachten over de koude maan: ze waren het bewijs dat Enceladus geen vaste, bevroren bal was zoals eerder werd gedacht, dat onder zijn dikke ijsomhulling een wereldwijde vloeibare oceaan lag, die in vloeistof wordt gehouden vorm door warmte gegenereerd door de constante push-pull van zijn zwaartekrachtinteractie met Saturnus.
En waar vloeibaar water is, kan leven zijn.
Dat is nog steeds een open vraag, want kilometers ijs doorkruisen op een buitenaardse wereld om iets te vinden dat misschien niets meer is dan microben, is niet bepaald eenvoudig. Maar Enceladus is ook om andere redenen interessant, niet in de laatste plaats vanwege zijn bijdrage aan het ringsysteem van Saturnus.
In 2011 ontdekten wetenschappers die het Herschel-infraroodobservatorium gebruikten dat Enceladus niet zomaar actief water willekeurig de ruimte in werpt. De geisers produceren een diffuse en vage donutvormige ring of annulus van kleine bevroren deeltjes, meestal waterijs, met enkele sporen van silicaten, koolstofdioxide en ammoniak. Het is gecentreerd in dezelfde positie als de E-ring van Saturnus, de tweede buitenste van de ringen van Saturnus, en de baan van Enceladus.
“De baan van Enceladus rond Saturnus is relatief snel, slechts 33 uur. Terwijl hij rond Saturnus draait, de maan en zijn jets spuwen het water als het ware uit, waardoor er een bijna donutachtige halo in zijn kielzog achterblijft”, legt Villanueva uit. “In de observaties van Webb was niet alleen de pluim enorm, maar er was overal gewoon water.”
Waterdamp is moeilijk te vinden in de ruimte omdat het bij de meeste golflengten transparant is. In het infrarood fluoresceert echter waterdamp, waardoor het Herschel Infrared Observatory de torus in 2011 kon detecteren. JWST is een infraroodtelescoop die aanzienlijk krachtiger is dan Herschel.
In november 2022 verzamelde JWST slechts 4,5 minuten aan gegevens over Enceladus. Dit was genoeg om de grootste pluim vast te leggen die er ooit uit werd geworpen de maan – direct bewijs leveren van hoe de pluimen in de torus worden gevoerd.
Op basis van deze gegevens kon het team de uitwerpsnelheid van de pluim bepalen. Op het moment van de waarnemingen spuwde Enceladus waterdamp uit met een snelheid van 300 liter (79 gallon) per seconde. Het is ongeveer twee vaten water waard. Stel je de waterdruk voor die nodig is om je badkuip in een halve seconde te vullen. Daarna zou je waarschijnlijk geen bad meer hebben.
De onderzoekers schatten ook dat ongeveer 30 procent van de waterdamp in de torus zou blijven. De resterende 70 procent drijft de rest van het Saturnus-systeem aan, inclusief de ijzige ringen en de bovenste atmosfeer van Saturnus.
Helaas lijkt het erop dat de pluimen waarschijnlijk te diffuus zijn om potentiële moleculaire tekenen van leven te detecteren waarvan wetenschappers hadden gehoopt dat ze zouden kunnen worden opgevangen door er doorheen te vliegen. Maar dit helpt om te bepalen waar en hoe naar biomoleculen te zoeken wanneer astrobiologische missies de ijzige maan bereiken.
En op het oppervlak van Enceladus ontdekte het team wat cyanideverbindingen zouden kunnen zijn. Hoewel cyanide giftig is, zou het een sleutelrol kunnen spelen bij het ontstaan van leven op aarde, en als het zich op het oppervlak van Enceladus bevindt, zou zijn aanwezigheid zeer interessant zijn.
In de tweede ronde van waarnemingen keert JWST terug naar Enceladus voor een langere blik. Wetenschappers hopen dat dit meer aanwijzingen zal geven over de mogelijkheid van leven op Enceladus. De onderzoekers gaan met name op zoek naar waterstofperoxide, een biomolecuul met een breed scala aan functies.
“Enceladus is een van de meest dynamische objecten in het zonnestelsel en een belangrijk doelwit in de zoektocht van de mensheid naar leven buiten de aarde”, zegt geochemicus Christopher Glein van het Southwest Research Institute.
“In de jaren sinds NASA’s Cassini-ruimtevaartuig voor het eerst naar Enceladus keek, blijven we ons verbazen over wat we zien gebeuren op deze verbazingwekkende maan.”
Het onderzoek werd geaccepteerd in Astronomie van de natuuren een preprint is beschikbaar via de NASA-website.
