Astronomen van het W.M. Keck Observatorium op Maunakea in Hawaï hebben ontdekt dat poollicht op zichtbare golflengten verschijnt op alle vier grote manen van Jupiter: Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Met behulp van de HIRES-spectrometer (High-Resolution Echelle Spectrometer) van Keck Observatory en hogeresolutiespectrografen van de Large Binocular Telescope en Apache Point Observatory heeft een team onder leiding van Caltech en de Universiteit van Boston de manen in de schaduw van Jupiter geobserveerd, zodat hun zwakke poollicht, dat wordt veroorzaakt door het sterke magnetische veld van de gasreus, kon worden waargenomen zonder concurrentie van fel zonlicht dat op hun oppervlak wordt gereflecteerd.
"Deze waarnemingen zijn lastig omdat de manen in Jupiters schaduw bijna onzichtbaar zijn. Het licht van hun zwakke poollicht is de enige bevestiging dat we de telescoop zelfs maar op de juiste plaats hebben gericht," zegt Katherine de Kleer, Caltech-professor en hoofdauteur van een van de twee nieuwe onderzoekspapers die vandaag in het Planetary Science Journal zijn gepubliceerd en waarin de ontdekking wordt beschreven.
Alle vier de Galileïsche manen vertonen hetzelfde zuurstoflicht dat wij zien aan de hemel bij de polen van de aarde, maar de gassen op Jupiters manen zijn veel dunner, waardoor een dieprode kleur bijna 15 keer helderder gloeit dan het bekende groene licht. Op Europa en Ganymedes licht zuurstof ook infrarode golflengten op, net iets roder dan het menselijk oog kan zien - het eerste optreden van dit verschijnsel in de atmosfeer van een ander lichaam dan de aarde.
Op Io, de binnenste maan van Jupiter, zijn vulkanische gas- en stofpluimen van enorme omvang, die honderden kilometers hoog worden. Deze pluimen bevatten zouten zoals natriumchloride en kaliumchloride, die afbreken om extra kleuren te produceren. Natrium geeft het noorderlicht van Io dezelfde geeloranje gloed die wij zien in stadslantaarns. De nieuwe metingen tonen ook kalium poollicht op Io in infrarood licht, dat nog nergens anders eerder is waargenomen.
"De helderheid van de verschillende kleuren poollicht vertelt ons waar de atmosfeer van deze manen waarschijnlijk uit bestaat," aldus De Kleer. "We vinden dat moleculaire zuurstof, net als wat wij hier op aarde inademen, waarschijnlijk het hoofdbestanddeel is van de ijzige maanatmosferen."
De nieuwe metingen tonen minimale aanwijzingen voor water, wat een actief wetenschappelijk debat aanwakkert over de vraag of de atmosferen van Jupiters manen significante waterdamp bevatten. Momenteel wordt aangenomen dat de buitenste drie Galileïsche manen van Jupiter oceanen van vloeibaar water bevatten onder hun dikke ijzige oppervlak, en er zijn voorzichtige aanwijzingen dat het water in de atmosfeer van Europa soms afkomstig is van de oceaan of van vloeibare reservoirs binnen zijn ijskap.
Omdat het sterke magnetische veld van Jupiter gekanteld is, verandert het poollicht op deze manen in helderheid als de planeet draait. Bovendien kunnen de atmosferen reageren op de snelle overgang van warm zonlicht naar de koude schaduw van Jupiter.
"Het noorderlicht van Io wordt zeer zwak binnen 15 minuten nadat het de schaduw van Jupiter is binnengegaan, maar het duurt enkele uren om zich te herstellen nadat het in het zonlicht is gekomen," verklaart Carl Schmidt, hoogleraar sterrenkunde aan de Universiteit van Boston en hoofdauteur van het tweede artikel. "Deze nieuwe kenmerken zijn echt nuttig om de atmosferische chemie van Io te begrijpen. Het is mooi dat verduisteringen van Jupiter een natuurlijk experiment zijn om te leren hoe zonlicht zijn atmosfeer beïnvloedt."
Nieuwe soorten poollicht op de vier manen voegen een spannend aspect toe aan wat al een gouden tijdperk is voor fans van Jupiter dankzij NASA's Juno-missie en de James Webb Space Telescope. Als u het geluk hebt het poollicht hier op aarde te zien, denk er dan eens over na hoe fantastisch het schouwspel zou zijn als u vanaf een van de manen van Jupiter naar boven zou kijken.
Bron: W.M. Keck Observatory
