Hubble Space Telescope Spots Possible Water Plumes Erupting on Jupiter's Moon Europa

Artist impresión of water plumes on Europa. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Jupiter’s moon Europa, the smallest of its four Galilean satellites, has always been suspected to harbor a vast saltwater ocean under a crust of ice, now a team of astronomers using the Hubble space telescope has spotted what could be water vapour plumes erupting off its surface, these observations supports others made by the space telescope suggesting that the icy moon erupts high altitude water vapour plumes, which increases the possibility that missions to Europa may be able to sample Europa’s ocean without having to drill through kilometres of ice. And so astrobiologists may have a taste of that water collecting it from the plumes and tasting it for life-friendly chemistry by a NASA spacecraft scheduled to arrive in the late 2020s.

“Europa’s ocean is considered to be one of the most promising places that could potentially harbor life in the solar system,” said Geoff Yoder, acting associate administrator for NASA’s Science Mission Directorate in Washington. “These plumes, if they do indeed exist, may provide another way to sample Europa’s subsurface.”

This composite image shows suspected plumes of water vapor erupting at the 7 o’clock position off the limb of Jupiter’s moon Europa. The plumes, photographed by NASA’s Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph, were seen in silhouette as the moon passed in front of Jupiter. Hubble’s ultraviolet sensitivity allowed for the features -- rising over 100 miles (160 kilometers) above Europa’s icy surface -- to be discerned. The water is believed to come from a subsurface ocean on Europa. The Hubble data were taken on January 26, 2014. The image of Europa, superimposed on the Hubble data, is assembled from data from the Galileo and Voyager missions. Credits: NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center

These plumes are estimated to be 200 kilometres high and presumably, raining material back down onto the surface of the icy moon. The enormous global ocean of this moon would contain twice as much water as Earth’s oceans but Europa is slightly smaller than the Moon, a world primarily made of silicate rock which has a water-ice crust and probably an iron–nickel core with a tenuous atmosphere composed primarily of oxygen. These ocean is protected by the extremely cold and hard ice, so the plumes provide a good opportunity to gather samples originating from under the surface without having to land or drill through this ice of unknown thickness.

Interior of Europa. Credit: NASA/JPL

The team of astronomers was led by William Sparks of the Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore when they observed finger like projections while viewing Europa's limb as the moon passed in front of Jupiter. However, the team was trying to determine whether Europa has a thin, extended atmosphere, or exosphere. They employed the system used to detect atmospheres around exoplanets but they realized that there was water vapour venting from Europa’s surface 

"The atmosphere of an extrasolar planet blocks some of the starlight that is behind it," Sparks explained. "If there is a thin atmosphere around Europa, it has the potential to block some of the light of Jupiter, and we could see it as a silhouette. And so we were looking for absorption features around the limb of Europa as it transited the smooth face of Jupiter."

Back in 2012 a team led by Lorenz Roth of the Southwest Research Institute in San Antonio, detected evidence of water vapour erupting from the frigid south polar region of Europa and reaching more than 160 kilometres into space, so this work provides supporting evidence for water plumes on Europa.

"When we calculate in a completely different way the amount of material that would be needed to create these absorption features, it's pretty similar to what Roth and his team found," Sparks said. "The estimates for the mass are similar, the estimates for the height of the plumes are similar. The latitude of two of the plume candidates we see corresponds to their earlier work."

Artist impresión of water plumes on Europa. Credit: NASA, ESA, and M. Kornmesser.

If this is confirmed it would make Europa the second moon in the solar system after Saturn's moon Enceladus to have water vapour plumes. The existence of plumes will make easier studying the prospects of life in this ice covered ocean world since instruments flying through the plumes of a future mission, could search for evidence of hydrothermal vents at the bottom of those oceans. The work by Sparks and his colleagues will be published in the Sept. 29 issue of the Astrophysical Journal.

Sources: NASA, Wikipedia

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El telescopio espacial Hubble detecta posibles erupciones de columnas de agua en la luna de Júpiter Europa 

Europa Transiting Geometry. This diagram shows how the plumes on Europa are seen in silhouette as the moon moves across the face of Jupiter. Europa makes a complete orbit of Jupiter in just 3.5 Earth days.
Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

La luna de Júpiter Europa, la más pequeña de los satélite galileanos, siempre ha estado bajo sospecha de albergar y gran océano salado bajo su corteza de hielo, ahora un equipo de astrónomos usando el Telescopio Espacial Hubble ha visto lo que podían ser columnas de vapor de agua en erupción desde su superficie, estas observaciones apoyan otros realizadas por el telescopio espacial que sugieren que la luan helada expulsa columnas de vapor de agua a una altitud elevada, lo que incrementa las posibilidades de mandar una misión a Europa que no tenga que perforar a través de kilómetros de hielo. Así que los astrobiólogos podrían tener una muestra de esa agua cogiéndola de esas columnas y testarla para ver si es una química compatible para la vida con una nave espacial de la NASA que llegaría a finales de 2020.

“Los océanos de Europa se consideran uno los lugares más prometedores que potencialmente podrían albergar visa en nuestro sistema solar,” dijo Geoff Yoder, administrador asociado en funciones del Directorado de Ciencia de la NASA en Washington. “Estas columnas, si de hecho existen, podrían aportar otra forma de explorar el subsuelo de Europa.”

Europa. Credit: NASA/JPL/DLR

Estas columnas se estiman en 200 kilómetros de altura y presumiblemente precipitan material de vuelta a la superficie de la halada luna. El enorme océano global de esta luna contendría el doble de agua que los océanos de la Tierra pero Europa es ligeramente más pequeña que la Luna, un mundo que está constituido principalmente por roca de silicato con una corteza de agua congelada y probablemente con un núcleo de níquel-hierro contando con una tenue atmosfera compuesta primordialmente de oxígeno. Este océano está protegido por un hielo extremadamente frio y duro, así que las columnas serian una gran oportunidad de recoger muestras que se originen por debajo de esa superficie sin tener que aterrizar o perforar este hielo de un grosor indeterminado. 

El equipo de astrónomos lo lideraba William Sparks del Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore cuando estos observaron unas protuberancias del tipo de dedos mientras observaban el perfil de Europa mientras esta pasaba por delante de Júpiter. Sin embargo lo que le equipo trataba de determinar era si Europa tenía una delgada y extendida atmosfera o una exosfera. Estos emplearon el sistema usado para detectar atmosferas alrededor de exoplanetas pero se dieron cuenta que había vapor de agua siendo expulsado de la superficie de Europa. 

Hydrothermal vent. Credit NOAA

“La atmosfera de un exoplaneta bloquea parte de la luz de la estrella que está detrás,” explicó Sparks. “Si hay una fina atmosfera alrededor de Europa, tiene el potencial de bloquear parte de la luz proveniente de Júpiter, y podríamos verla como una silueta. Así que andábamos buscando elementos de absorción alrededor del perfil de Europa mientras transitaba la suave superficie de Júpiter.” 

En el 2012 un equipo liderado por Lorenz Roth del Southwest Research Institute en San Antonio, detecto evidencias de vapor de agua en erupción desde la helada región polar del sur de Europa alcanzando más de 160 kilómetros hacia el espacio, así que este trabajo aporta evidencia que sustentan las columnas de agua en Europa. 

“Cuando calculamos de forma completamente distinta la cantidad de material que sería necesario para crear tales elementos de absorción, es realmente parecido a lo que encontraron Roth y su equipo,” dijo Sparks. “Estas estimaciones de tal masa son similares, las estimaciones de la altura de las columnas también son similares. La latitud de las dos columnas candidatas que vemos corresponde a trabajo previo de estos.”

Si esto se confirma haría a Europa la segunda luna en el Sistema Solar en albergar columnas de vapor de agua tras la luna de Saturno Encélado. La existencia de las columnas haría más fácil el estudio de posible vida en este mundo oceánico cubierto de hielo ya que instrumentos que sobrevuelen estas columnas en una futura misión, podrían buscar evidencia de fuentes hidrotermales en el fondo de esos océanos. El trabajo de Sparks y sus colegas será publicado el 29 de septiembre en el Astrophysical Journal. 

Fuentes: NASA, Wikipedia

Hubble Directly Images Possible Plumes on Europa. Credit: NASA Goddard