Tafelsalzverbindung auf Jupitermond Europa entdeckt

Eine vertraute Ingredienz hat sich auf der Oberfläche von Jupiters Mond Europa versteckt. Mit Hilfe einer Spektralanalyse im sichtbaren Licht haben Planetenforscher vom Caltech und vom JPL herausgefunden, dass die gelbe Farbe, die auf Teilen der Oberfläche von Europa zu sehen ist, tatsächlich Natriumchlorid ist, eine Verbindung, die auf der Erde als Tafelsalz bekannt ist, das auch der Hauptbestandteil von Meersalz ist.

Die Entdeckung legt nahe, dass der salzige unterirdische Ozean Europas den Ozeanen der Erde chemisch ähnlicher sein könnte als bisher angenommen wurde, was jahrzehntelange Vermutungen über die Zusammensetzung dieses Gewässers in Frage stellt und es möglicherweise für Studienzwecke viel interessanter macht. Das Ergebnis wurde am 12. Juni in Science Advances veröffentlicht.

Vorbeiflüge der Raumsonden Voyager und Galileo haben Wissenschaftler zu der Annahme gebracht, dass Europa eine Schicht von salzigem Wasser hat, die von einer eisigen Hülle umgeben ist. Galileo hatte ein Infrarotspektrometer an Bord, mit dem die Wissenschaftler die Zusammensetzung der Europa-Oberfläche untersuchten. Galileos Spektrometer fand Wassereis und eine Substanz, bei der es sich anscheinend um Magnesiumsulfat-Salze handelt, auch Bittersalz genannt, das unter anderem für Fuß- und Vollbäder Verwendung findet. Da die eisige Schale geologisch jung ist und es reichlich Hinweise auf frühere geologische Aktivitäten gibt, wurde vermutet, dass die auf der Oberfläche vorhandenen Salze möglicherweise aus dem unterirdischen Meer stammen. Daher glaubten die Wissenschaftler seit langem, dass die Zusammensetzung der Ozeane reich an Sulfat-Salzen ist.

All dies änderte sich, als neue Daten mit höherer Auflösung vom W.M. Keck-Observatorium auf dem Mauna Kea darauf hinwiesen, dass auf Europa tatsächlich kein Magnesiumsulfat zu sehen ist. Die meisten der zuvor gesehenen Sulfat-Salze besitzen tatsächlich deutliche Absorptionen, die in den höherwertigen Keck-Daten hätten sichtbar sein müssen. In den Spektren dieser Regionen, von denen erwartet wird, dass sie die innere Zusammensetzung widerspiegeln, fehlte jedoch eine der charakteristischen Sulfat-Absorptionen.

„Wir dachten, wir könnten Natriumchloride sehen, aber die sind im Infrarotspektrum im wesentlichen ohne Merkmale,“ sagte Mike Brown, der Richard und Barbara Rosenberg Professor für Planetenastronomie am Caltech und Mitautor des Science Advances-Artikels.

Kevin Hand vom JPL hatte jedoch Ozeansalze in einem Labor unter Europa-ähnlichen Bedingungen bestrahlt und festgestellt, dass nach der Bestrahlung mehrere neue und eindeutige Merkmale auftraten, jedoch im sichtbaren Teil des Spektrums. Er stellte fest, dass die Salze ihre Farbe so weit änderten, dass sie durch eine Analyse des sichtbaren Spektrums identifiziert werden konnten. Natriumchlorid zum Beispiel färbte sich gelblich, ähnlich wie in einem geologisch jungen Gebiet auf Europa mit Namen Tara Regio.

„Natriumchlorid ist ein bisschen wie unsichtbare Tinte auf der Oberfläche von Europa. Vor der Bestrahlung kann man nicht sagen, dass es da ist, aber nach der Bestrahlung springt es einem ins Auge“, sagte Hand ein Wissenschaftler am JPL und Mitautor des Science Advances Paper.

„Niemand hat je zuvor Spektren im sichtbaren Licht von Europa mit einer solch räumlichen und spektralen Auflösung aufgenommen. Die Raumsonde Galileo hatte kein Spektrometer für das sichtbare Licht. Es hatte nur ein Spektrometer für das Nahe Infrarot“, sagte Samantha Trumbo, Absolventin am Caltech und Hauptautorin des Paper.

„Die Forscher haben traditionell angenommen, dass auf Planetenoberflächen die gesamte interessante Spektroskopie im Infrarotbereich stattfindet, da dort die meisten Moleküle, nach denen die Wissenschaftler suchen, ihre grundlegenden Eigenschaften haben“, sagte Brown.

Bei genauerer Betrachtung mit dem Hubble Weltraumteleskop konnten Brown und Trumbo eine deutliche Absorption im sichtbaren Spektrum bei 450 Nanometern identifizieren, die genau mit dem bestrahlten Salz übereinstimmte. Dies bestätigte, dass die gelbe Farbe von Tara Regio das Vorhandensein von bestrahltem Natriumchlorid auf der Oberfläche widerspiegelte.

„Wir wären schon seit 20 Jahren in der Lage gewesen, diese Analyse mit dem Hubble Weltraumteleskop durchzuführen“, sagte Browan. „Es war nur so, dass niemand daran gedacht hat danach zu schauen.“

Während der Befund nicht garantiert, dass dieses Natriumchlorid aus dem unterirdischen Ozean stammt (es könnte in der Tat lediglich ein Hinweis auf verschiedene Arten von Materialien sein, die in der Eisschale des Mondes geschichtet sind), schlagen die Autoren der Studie vor, dass eine Neubewertung der Geochemie Europas gerechtfertigt ist.

„Magnesiumsulfat wäre einfach von Felsen am Meeresboden ausgelaugt worden, aber Natriumchlorid könnte darauf hindeuten, dass der Meeresboden hydrothermal aktiv ist“, sagte Trumbo. „Das würde bedeuten, dass Europa ein geologisch interessanterer planetarer Körper wäre als bisher angenommen wurde.“

Diese Forschung ("Sodium chloride on the surface of Europa") wurde vom Earth and Space Science Fellowship Programm der NASA, dem Space Telescope Science Institute und dem JPL unterstützt.