Absoluut vacuüm. Daarbij gevoegd temperaturen ver onder nul en een onbarmhartig stralingsbombardement. Dit zijn, in het kort, de leefomstandigheden op de Jupitermaan Europa. Biologen zijn er nu toch in geslaagd bacteriën te vinden die het onder deze barre omstandigheden uithouden. Is dat de verklaring voor de merkwaardige rode kleuren op Europa?
Deinococcus radiodurans is als een van de weinige bacteriesoorten in staat de dodelijke straling op de Jupitermaan Europa te overleven.
In een eerder artikel schreven we al dat brokstukken van een inslag van een asteroïde op de aarde waarschijnlijker op Jupiter terecht komen dan op Mars, tenminste in sommige scenario’s. Het is dus mogelijk dat het leven vanaf de aarde is verspreid naar bijvoorbeeld de Jupitermaan Europa. Astronomen geloven dat Europa een grote zoutwateroceaan onder de oppervlakte heeft. Dit is uiteraard alleen mogelijk als aardse microben de lange reis door de vijandige ruimte kunnen overleven. Astrobiologen hebben op deze manier al de manier vastgesteld waarop veel organismen in ruimte-achtige omstandigheden overleven. Hierbij hebben ze bacteriën onderzocht, virussen, schimmels en zelfs DNA. Sommige bacteriën overleefden zelfs de reis naar de maan en terug.
Hierbij is echter één belangrijk domein van het leven verwaarloosd: archaeae. Deze bacterieachtige organismen doen het vooral goed in extreme omstandigheden op aarde. Aan deze verwaarlozing is nu een einde gekomen. Ximena Abrevaya van de universiteit van Buenos Aires en enkele collega’s brengen daar verandering in. Ze creëerden een vacuüm zoals dat ook op het oppervlak van Europa bestaat. Ze plaatsten hier drie soorten eencelligen in: de in zout levende archae Natrialba magadii en Haloferax volcanii en de stralingsresistente bacterie Deinococcus radiodurans. Om de behandeling compleet te maken ontvingen de bacterie en archaeae een behandeling met ultraviolette straling. Haloferax volcanii legde het loodje, maar kleine aantallen Natrialba en Deinococcus overleefden. Tot nu toe werd gedacht dat alleen D. radiodurans het stralingsbad kon overleven, maar naar nu blijkt, geldt dat dus ook voor de archaea Natrialba magadii, afkomstig uit het zoutmeer Magadi in Kenia. Archeae zijn interessant omdat ze meer verwant zijn met eukaryoten (waaronder wij en alle andere dieren en hogere planten) dan bacteriën.
De experimenten duurden echter slechts drie uur. Reizen door de ruimte van meteorieten duren veel langer: duizenden jaren. Het is de vraag of je deze resultaten straffeloos kan extrapoleren naar eerdere asteroïdeinslagen. Wel vestigt dit de aandacht op een ander probleem. Misschien hebben wij andere hemellichamen, zoals Mars, al besmet met taaie rakkers als Deinococcus. Zouden mensen de manier zijn waarop Gaia zich voortplant?
Jupiter kent vier grote manen: Io, Callisto, Europa en Ganymedes. Elke maan is een unieke wereld op zich, maar Europa springt er uit. Op de oppervlakte teistert dodelijke radioactieve straling de maan, maar een kilometers dikke ijslaag beschermt een honderden kilometers diepe oceaan schuilgaat. Veel wetenschappers denken daarom dat Europa de meest geschikte plaats is voor leven buiten de aarde. Zouden zich enorme zeemonsters ophouden onder de ijskap?
De ijsmaan Europa is bezaaid met spleten waar geregeld een roodgekleurde vloeistof doorheen lekt. Astronomen willen graag een kijkje nemen in het raadselachtige binnenste van Europa.
Europa factsheet
Grootte: 3138 km doorsnede (iets kleiner dan de maan)
Zwaartekracht: 0,13 maal die van de aarde
Atmosfeer: luchtdruk minder dan 10−12 atmosfeer, voornamelijk moleculaire zuurstof
Temperaturen: oppervlakte -160 graden (equator) tot -220 graden (polen); oceaan onder het ijs +4 graden
Daglengte: vrijwel geheel tidally locked met Jupiter
Lengte jaar: een omloop om Jupiter duurt 3,55 dagen; een jaar op Jupiter duurt 11,86 jaar
Waardevolle grondstoffen: water
Pluspunten: enorme voorraden waterijs, waarschijnlijk vloeibaar water in de diepte, mogelijke aanwezigheid buitenaards leven
Gevaren: dodelijke straling aan de oppervlakte, nauwelijks magnetisch veld, geen atmosfeer, nauwelijks zonnestraling
De omgeving
Kenmerkend voor Europa zijn dubbele lijnen in het ijs, de linae waar ijsplaten tegen elkaar schuren.
De oppervlakte van Europa bestaat uit ijs en is één van de gladste in het zonnestelsel. De reden is vermoedelijk dat het oppervlak voortdurend vernieuwd wordt door ijserupties. Het oppervlak is bezaaid met diepe spleten. De maan bevindt zich in een zeer licht elliptische baan om Jupiter waardoor het hemellichaam voortdurend wordt gekneed door een ingewikkeld interactiesysteem waarbij Io energie aftapt van Jupiters rotatie en die doorgeeft aan Callisto en Europa.Volgens een andere theorie zijn het niet de relatief zwakke getijdekrachten, maar Rossby golven die Europa opwarmen.
Astronomen vermoeden dat zich tien kilometer onder het ijs een vloeibare oceaan of vloeibaar ijs, vergelijkbaar met wat in een sorbet zit (met daaronder een ondiepere oceaan), bevindt. Deze oceaan zou naar schatting honderd kilometer (of slechts enkele tientallen kilometers) diep zijn. Hieronder bevindt zich een rotsachtige kern. Planetologen denken dat Europa een kleine metaalkern heeft.
Het enorme magnetische veld van Jupiter produceert grote hoeveelheden dodelijke straling. Europa krijgt er niet zo sterk van langs als de zich dichter bij Jupiter bevindende manen Io en Callisto, maar een mens zal het zonder bescherming tegen de straling niet langer dan een dag uithouden zonder zware stralingsziekte op te lopen. De dodelijke stralingsdosis wordt in twintig dagen bereikt.
De zon komt op Europa elke vijf dagen, de duur van de omloopbaan om Jupiter, op, omdat Europa net als onze maan altijd hetzelfde halfrond naar de planeet waar ze om heen draait, keert.
Er is vrijwel geen sprake van een atmosfeer. Meteorieten slaan dus ongehinderd in, maar door de vele ijserupties verdwijnen de littekens erg snel.
Transport van en naar Europa
Alle ruimtevaartuigen nu in gebruik maken gebruik van raketvoortstuwing. Wat dan telt is delta v – de totale hoeveelheid versnelling en vertraging die nodig is. Beide kosten evenveel raketbrandstof. Ruimtevaartuigen kunnen remmen in de atmosfeer van Jupiter (wat door de sterke zwaartekracht van Jupiter alsnog veel brandstof kost om vanaf Jupiter naar Europa te reizen) of gebruik maken van magneetremming op het enorme magnetische veld, wat brandstof bespaart. Een reis van de aarde naar het Jupitersysteem kost om en nabij de zes jaar als gebruik wordt gemaakt van passieve voortstuwing (planetary flyby).
Hoe bewoonbaar is Europa?
Het oppervlak van Europa is vrijwel luchtledig en kent temperaturen van honderdvijftig graden onder nul. Een basis op het oppervlakteijs kan beter op veilige afstand van de linae liggen en moet voorzien zijn van een goede bescherming tegen de extreme straling. De zwaartekracht is onvoldoende voor een permanent verblijf van de mens. De lage zwaartekracht betekent dat permanente bewoners in een zwaartekrachtsmolen moeten slapen. Het is het overwegen waard om een basis onder het kilometers dikke ijs aan te leggen. De temperaturen in deze enorm diepe oceaan liggen dichter bij voor aardbewoners aangename temperaturen. De druk is zelfs op een wereld met een zwaartekracht kleiner dan die van de maan echter nog steeds enorm. Ook vermoeden onderzoekers dat er leven zou kunnen bestaan in deze oceaan, wat Europa een eersteklas bestemming voor wetenschappelijk onderzoek zou maken.
Zo mooi zal een onderzeese basis in de Europaanse oceaan er waarschijnlijk niet uit zien...
Voordelen van een kolonie op Europa
Europa kent slechts twee grote voordelen. De maan bestaan voor een groot deel uit water, een eerste levensbehoefte voor alle aardse levensvormen en kent waarschijnlijk diep onder de kilometers dikke ijslaag een zoutrijke oceaan. Volgen sommige schattingen bevat deze oceaan drie keer zoveel water als in alle aardse oceanen samen. Deze oceaan kent vermoedelijk temperaturen die niet al te ver onder nul liggen. Het watwer uit de oceaan kan gesplitst worden in waterstof en zuurstof om in te ademen. Een basis op Europa zal – als er leven aanwezig is – vermoedelijk veel interessante wetenschappelijke kennis opleveren. Ook als bron van ijs voor kolonies boven resp. op de kurkdroge planeten Venus en Mercurius is Europa interessant.
Gevaren op Europa Europa kent geen beschermende atmosfeer en draait om Jupiter, de planeet met het krachtigste en dodelijkste magneetveld in het zonnestelsel. Het oppervlak bestaat uit ijs en is door getijdekrachten voortdurend in beweging. Wel vormt ijs een goede bescherming tegen kosmische straling. Er is minder zonne-energie dan op aarde. Een basis zal dus haar eigen energie op moeten wekken met behulp van kern(fusie)energie. De zwaartekracht is erg laag; kolonisten zullen dus voortdurend zware oefeningen moeten doen of ’s nachts moeten doorbrengen in een zwaartekrachtscentrifuge.
De diepzee kent allerlei bizarre wezens. Dat zal op Europa -als daar leven voorkomt - niet anders zijn.
Hoe zou een kolonie op Europa er uit zien?
Een kolonie met wetenschappelijke of toeristische doelen zal vermoedelijk onder het ijs gevestigd zijn en veel lijken op onderzeebases.
Kolonisten op het oppervlak kunnen gebruik maken van de ijsvoorraden om hun kolonie mee te bevoorraden. Hun kolonie zal vermoedelijk bestaan uit een grote drukkoepel boven het oppervlak. Het zwakke zonlicht betekent dat de kolonisten energie uit kernsplijting of kernfusie zullen moeten opwekken.
Hoe is Europa tot leefbare wereld om te bouwen? Jupiter tot miniatuurzon ombouwen, zoals aliens in Arthur C. Clarke’s Space Odyssey-cyclus deden, is met onze huidige techniek (helaas?) niet haalbaar. Ook zal Europa dan veranderen in een oceaanwereld met een zeer lage zwaartekracht. Het heeft vermoedelijk meer zin om mensen te voorzien van bionische hulpmiddelen om ze te laten overleven in de enorme oceaan die Europa onder het ijs herbergt. Onderzoekers denken dat de sterke radioactieve straling veel water gesplitst heeft in onder meer zuurstof, die door convectie in de diepte terecht is gekomen. Dit zou betekenen dat de diepe oceanen redelijk zuurstofrijk zullen zijn. Eindelijk zeemeerminnen?
