Een waterdamppluim van de Saturnusmaan Enceladus van meer dan 9.650 km, bijna de afstand van Los Angeles, Californië tot Buenos Aires, Argentinië, is ontdekt door onderzoekers met behulp van NASA's James Webb Space Telescope. Dit is niet alleen de eerste keer dat een dergelijke wateremissie over zo'n grote afstand is waargenomen, maar Webb geeft wetenschappers ook voor het eerst een directe blik op hoe deze emissie de watervoorziening van het hele systeem van Saturnus en zijn ringen voedt.
Enceladus, een oceaanwereld ongeveer vier procent van de grootte van de aarde, slechts 503 km breed, is een van de spannendste wetenschappelijke doelen in ons zonnestelsel in de zoektocht naar leven buiten de aarde. Ingeklemd tussen de ijzige buitenkorst en de rotsachtige kern van de maan bevindt zich een wereldwijd reservoir van zout water. Geiserachtige vulkanen spuwen stralen ijsdeeltjes, waterdamp en organische chemicaliën uit spleten in het maanoppervlak die informeel "tijgerstrepen" worden genoemd. Tot nu toe hebben observatoria stralen op honderden kilometers afstand van het maanoppervlak in kaart gebracht, maar Webb's uitstekende gevoeligheid onthult een nieuw verhaal.
"Toen ik de gegevens bekeek, dacht ik eerst dat ik het mis moest hebben. Het was gewoon zo schokkend om een waterpluim te ontdekken die meer dan 20 keer zo groot was als de maan," zei hoofdauteur Geronimo Villanueva van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "De waterpluim strekt zich uit tot ver buiten het gebied waar hij op de zuidpool is vrijgekomen." De lengte van de pluim was niet het enige kenmerk dat de onderzoekers intrigeerde. Ook de snelheid waarmee de waterdamp uitstroomt, ongeveer 79 gallon per seconde, is bijzonder indrukwekkend. Met deze snelheid kun je in een paar uur een olympisch zwembad vullen. Ter vergelijking: op aarde zou dat met een tuinslang meer dan 2 weken duren.
De Cassini-orbiter heeft meer dan een decennium lang het Saturnusstelsel verkend, en heeft niet alleen voor het eerst de pluimen van Enceladus in beeld gebracht, maar is er ook rechtstreeks doorheen gevlogen en heeft bemonsterd waaruit ze bestaan. Terwijl Cassini's positie binnen het Saturnusstelsel onschatbare inzichten verschafte in deze verre maan, biedt Webb's unieke zicht vanaf het zon-Aarde Lagrange Point 2 op een miljoen mijl van de aarde, samen met de opmerkelijke gevoeligheid van zijn Integral Field Unit aan boord van het NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) Instrument, nieuwe context.
"De baan van Enceladus rond Saturnus is relatief snel, slechts 33 uur. Terwijl hij rond Saturnus draait, spuwen de maan en zijn stralen in feite water uit, waardoor hij een halo achterlaat, bijna als een donut," aldus Villanueva. "Bij de Webb-waarnemingen was niet alleen de pluim enorm, maar was er gewoon overal water." Deze wazige donut van water die 'overal' leek, beschreven als een torus, ligt samen met Saturnus' buitenste en breedste ring - de dichte "E-ring".
De Webb-waarnemingen tonen rechtstreeks aan hoe de waterdamppluimen van de maan de torus voeden. Door de gegevens van Webb te analyseren, hebben astronomen vastgesteld dat ruwweg 30 procent van het water binnen deze torus blijft en dat de overige 70 procent ontsnapt om de rest van het Saturnusstelsel van water te voorzien. In de komende jaren zal Webb dienen als het belangrijkste observatie-instrument voor oceaanmaan Enceladus, en de ontdekkingen van Webb zullen helpen bij toekomstige satellietmissies in het zonnestelsel die de diepte van de ondergrondse oceaan, de dikte van de ijskorst en nog veel meer zullen onderzoeken.
"Op dit moment biedt Webb een unieke manier om rechtstreeks te meten hoe het water in de immense pluim van Enceladus evolueert en verandert, en zoals we hier zien, zullen we zelfs nieuwe ontdekkingen doen en meer te weten komen over de samenstelling van de onderliggende oceaan," voegde co-auteur Stefanie Milam van NASA Goddard eraan toe. "Door Webb's golflengtedekking en gevoeligheid, en wat we hebben geleerd van eerdere missies, hebben we een heel nieuw venster met mogelijkheden voor ons liggen."
Webb's waarnemingen van Enceladus werden voltooid in het kader van het Guaranteed Time Observation (GTO) programma 1250. Het oorspronkelijke doel van dit programma is om de capaciteiten van Webb op een bepaald wetenschapsgebied aan te tonen en de weg te bereiden voor toekomstige studies. "Dit programma was in wezen een proof of concept na vele jaren van ontwikkeling van het observatorium, en het is gewoon spannend dat al deze wetenschap al is voortgekomen uit een vrij korte hoeveelheid observatietijd," zei Heidi Hammel van de Association of Universities for Research in Astronomy, interdisciplinair wetenschapper van Webb en leider van het GTO-programma.
Bron: NASA
