Jupitermaan Ganymedes heeft mogelijk een gelaagde oceaan

De oceaan op Ganymedes
Artist impression van de gelaagde opbouw van de oceaan op Ganymedes. (credit: NASA/JPL)

Nieuw onderzoek gebaseerd op laboratoriumexperimenten laten zien dat de Jupitermaan Ganymedes mogelijk gestapelde lagen van oceanen en ijs heeft. Ganymedes is de grootste maan in ons zonnestelsel. Voorheen nam men aan dat de maan een grote oceaan zou hebben die zich tussen twee dikke lagen ijs zou bevinden. Eén laag aan de bovenkant en één laag aan de onderkant. Maar nieuw onderzoek door wetenschappers van de NASA laten zien dat de oceaan van Ganymedes ziet er mogelijk uit als een Indonesische spekkoek.

Deze resultaten ondersteunen ideeën dat er mogelijk primitief leven is ontstaan op de ijsachtige maan. Wetenschappers stellen dat plaatsen waar water en gesteente met elkaar in contact komen belangrijk zijn voor het ontstaan van leven. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat leven op Aarde is begonnen bij borrelende ventilatieopeningen op de bodem van de oceanen. Voorheen dacht men dat de rotsachtige oceaanbodem van Ganymedes bedekt zou zijn met een dikke laag ijs en niet met water, een probleem dus voor het ontstaan van leven. Het spekkoek-model doet vermoeden dat de eerste laag boven de rotsachtige kern mogelijk zout water is.

Volgens de onderzoekers is dat goed nieuws voor Ganymedes. De oceaan is er erg groot met een enorme druk dus men nam aan dat er zich op de bodem een compacte laag ijs had gevormd maar toen de wetenschappers zout toevoegden aan hun model ontstonden er vloeistoffen die zwaar genoeg waren om naar de bodem van de oceaan te zinken.

In de jaren zeventig van de vorige eeuw werd door het eerst het idee geopperd dat er een grote oceaan op Ganymedes, de maan is groter dan Mercurius, zou kunnen zijn. In de jaren negentig van de vorige eeuw werd Ganymedes diverse malen onderzocht door de Galileo-sonde van de NASA en destijds werd de aanwezigheid van de oceaan ook bevestigd. De Galileo-sonde toonde aan dat de oceaan op plaatsen honderden kilometers diep was. De verkenner vond ook bewijzen voor zoute zeeën die mogelijk het zout magnesiumsulfaat (MgSO4) bevatten.

Eerdere modellen namen aan dat het zout onder hoge druk de eigenschappen van een vloeistof niet veranderden maar nieuw laboratoriumonderzoek laat zien dat de hoeveelheid zout de dichtheid van vloeistoffen onder druk wel degelijk beïnvloedt. Het lijkt misschien vreemd dat zout de oceaan compacter kan maken maar je kan het vergelijken met het toevoegen van gewoon tafelzout aan een glas water. In plaats van dat het volume toeneemt krimpt de vloeistof en wordt compacter. Dit komt doordat het zout de watermoleculen aantrekt.

De modellen worden ingewikkelder als er verschillende vormen van ijs worden geïntroduceerd. IJs I is het lichte ijs dat op je frisdrank blijft drijven. Het heeft de laagste dichtheid en het is lichter dan water. Maar bij hogere drukken zoals in diepe oceanen zoals die van Ganymedes wordt de kristalstructuur van ijs veel compacter. Dit ijs wordt zo compact dat het zwaarder is dan water en naar de bodem van de oceaan zal zinken. Het compactste en zwaarste ijs dat mogelijk op Ganymedes voorkomt wordt ijs VI genoemd.
Door met behulp van computers enkele modellen door te rekenen ontstond een oceaan met drie lagen ijs en een rotsachtige oceaanbodem. Het lichtste ijs bevindt zich uiteraard aan de bovenkant en de laag die het meeste zout bevat is zwaar genoeg om naar de bodem te zinken. Bij deze processen werd ook een ijs III gevormd.

Wetenschappers weten niet hoe lang een dergelijke gelaagde oceaan in stand kan blijven. De computermodellen duiden op een stabiele structuur maar het is onbekend of de maan deze stabiele status heeft kunnen bereiken.

De resultaten kunnen mogelijk ook van toepassing zijn op exo-planeten. Sommige zogenaamde super-Aardes zijn mogelijk waterwerelden, bedekt met oceanen. Komt er leven op voor? Het onderzoeksteam denkt dat de modellen die zij nu ontwikkelen kunnen helpen met het beantwoorden van die prangende vraag.

Ganymedes is één van de vijf manen in ons zonnestelsel waar men grote oceanen vermoedt onder onder een ijsachrige korst. De andere manen zijn de Jupitermanen Europa en Callisto en de Saturnusmanen Enceladus en Titan. De Europese ruimtevaartorganisatie ESA ontwikkelt momenteel een missie die na 20130 een bezoek zal brengen aan Europa, Callisto en Ganymedes. Deze ruimtevaartmissie draagt de naam JUICE: Jpiter Icy moons Explorer. Ook NASA en het JPL doen er aan mee, ze bouwen drie instrumenten voor de sonde. JUICE zou in 2022 gelanceerd moeten worden.

Bron: NASA, diverse persberichten, 27 maart 2014