Een paar jaar geleden dachten astronomen dat ze piekerige ringen rond Saturnusmaan Rhea hadden gevonden. Hoewel de mogelijkheid van ringen rond deze ijzige maan later werd genegeerd, wisten astronomen dat er nog steeds iets rond Rhea was dat een vreemde, symmetrische structuur veroorzaakte in de omgeving van geladen deeltjes rond de op een na grootste maan van Saturnus. Nu hebben nieuwe waarnemingen iets anders aangetoond rond Rhea dat volkomen onverwacht was: een zuurstofatmosfeer. In maart van dit jaar maakte het Cassini-ruimtevaartuig een korte vlucht langs Rhea en registreerde gegevens die een dunne atmosfeer van zuurstof en koolstofdioxide lieten zien.
De bron van de zuurstof is niet echt een verrassing: de dichtheid van Rhea van 1,233 keer die van vloeibaar water suggereert dat Rhea voor driekwart uit ijs en voor een kwart uit steen bestaat. De ijle atmosfeer van de maan wordt in stand gehouden door de voortdurende chemische ontbinding van ijswater op het oppervlak van de maan door bestraling vanuit de magnetosfeer van Saturnus.
Zuurstof is onlangs ook gedetecteerd in de atmosferen van twee van de manen van Jupiter, Europa en Ganymedes. Aangezien zuurstof een hoofdbestanddeel is van de atmosfeer rond de ringen van Saturnus, denken astronomen dat er vergelijkbare atmosferen kunnen zijn rond andere ijzige manen die in de magnetosfeer van Saturnus draaien.
'De nieuwe resultaten suggereren dat actieve, complexe chemie waarbij zuurstof betrokken is, heel gewoon kan zijn in het hele zonnestelsel en zelfs in ons universum', zegt hoofdauteur Ben Teolis, een Cassini-teamwetenschapper aan het Southwest Research Institute in San Antonio. 'Zo'n chemie zou een voorwaarde voor leven kunnen zijn. Alle bewijzen van Cassini wijzen erop dat Rhea te koud is en verstoken van het vloeibare water dat nodig is voor het leven zoals wij dat kennen.”
Natuurlijk is er altijd de mogelijkheid van leven omdat we het niet kennen.
En er moet een soort van organische stof op de maan zijn, wat koolstofverbindingen betekent. De bron van de kooldioxide in de atmosfeer van Rhea is nog niet bekend, maar de aanwezigheid ervan suggereert dat radiolysereacties tussen oxidanten en organische stoffen aan de gang zijn op het oppervlak van de maan.
Voor zover deze nieuwe bevindingen verband houden met de uitgesloten hypothese van ringen rond Rhea, vertelde Teolis aan Universe Today dat er nog veel over Rhea's omgeving moet worden bepaald. 'De uitputting van elektronen is momenteel onverklaard', zei Teolis in een e-mail. De scherpe, symmetrische elektronendaling die rond Rhea werd gedetecteerd, was de eerste bevinding achter de ringtheorie. 'Ons huidige denken is dat het mogelijk verband houdt met de ionisatie van de atmosfeer, misschien in combinatie met elektrostatische oplading van het oppervlak van Rhea, maar ik heb op dit moment geen definitief antwoord. De interactie tussen atmosfeer en magnetosfeer is een complex probleem en het zal enige tijd duren om dit op te lossen. Maar voor het eerst op een ijzige maan geven de bevindingen van Cassini ons een in-situ observatievenster op deze interactie, waarvan het begrip nog steeds zeer theoretisch is. We zijn ermee bezig.'
Rhea, zoals gezien door Cassini. Krediet: NASA
Deze laatste gegevens kwamen van Cassini's ionen- en neutrale massaspectrometer en de Cassini-plasmaspectrometer tijdens flybys op 26 november 2005, 30 augustus 2007 en 2 maart 2010. De ionen- en neutrale massaspectrometer zag piekdichtheden van zuurstof van ongeveer 50 miljard moleculen per kubieke meter (1 miljard moleculen per kubieke voet). Het detecteerde piekdichtheden van koolstofdioxide van ongeveer 20 miljard moleculen per kubieke meter (ongeveer 600 miljoen moleculen per kubieke voet).
De plasmaspectrometer zag duidelijke handtekeningen van stromende stromen van positieve en negatieve ionen, met massa's die overeenkwamen met ionen van zuurstof en koolstofdioxide.
De wetenschappers zeiden dat de zuurstof naar een atmosfeer lijkt te stijgen wanneer het magnetische veld van Saturnus boven Rhea draait. Energetische deeltjes die gevangen zitten in het magnetische veld van de planeet bestrooien het waterijsoppervlak van de maan. Ze veroorzaken chemische reacties die het oppervlak ontleden en zuurstof afgeven.
Het vrijgeven van zuurstof door bestraling van het oppervlak kan helpen bij het creëren van gunstige omstandigheden voor het leven in een ijzig lichaam anders dan Rhea met vloeibaar water onder het oppervlak, zei Teolis. Als de zuurstof en koolstofdioxide van het oppervlak op de een of andere manier naar een ondergrondse oceaan zouden kunnen worden getransporteerd, zou dat een veel gastvrijere omgeving bieden voor de vorming van complexere verbindingen en leven.
Hoe de koolstofdioxide vrijkomt, weten de wetenschappers niet. Het kan het resultaat zijn van 'droogijs' dat is gevangen uit de oorspronkelijke zonnenevel, zoals het geval is met kometen, of het kan te wijten zijn aan soortgelijke bestralingsprocessen die werken op de organische moleculen die vastzitten in het waterijs van Rhea. De koolstofdioxide kan ook afkomstig zijn van koolstofrijke materialen die zijn afgezet door kleine meteoren die het oppervlak van Rhea hebben gebombardeerd.
'Rhea blijkt veel interessanter te zijn dan we ons hadden voorgesteld', zegt Linda Spilker, Cassini-projectwetenschapper bij JPL. 'De vondst van Cassini benadrukt de rijke diversiteit van de manen van Saturnus en geeft ons aanwijzingen over hoe ze gevormd en geëvolueerd zijn.'
Dit onderzoek verschijnt in het nummer van 25 november 2010 van: Wetenschap Express.
bronnen: Wetenschap , JPL, e-mailuitwisseling met Teolis