Op Io, maan van Jupiter, heeft de bodem nog nooit stilgestaan
Jupitermaan Io is het meest vulkanische hemellichaam in ons zonnestelsel. Sinds haar geboorte krijgt ze doorlopend een facelift.
Bij eb en vloed denken we aan de zee, maar ook droge, vaste bodem kan ritmisch op en neer gaan. Op Io, de derde grootste maan van Jupiter, gebeurt dat tot in het extreme. Het vaste, stenige maanoppervlak golft er met hoogteverschillen tot wel honderd meter – meer dan vijf keer zoveel als de oceanen op aarde. De oorzaak? Immense getijdenkrachten die het gevolg zijn van de aantrekking door Jupiter én door twee andere manen van de reuzenplaneet: Europa en Ganymedes. Het ritme van het tij op Io is wel vergelijkbaar met dat op aarde: eb en vloed wisselen er zich ongeveer elke tien uur af.
De getijden houden Io warm. De wrijving tussen het gesteente van de maankorst dat voortdurend opengebroken en verbrijzeld wordt, creëert een enorme hitte. De maankorst is daardoor niet eens zo diep onder het maanoppervlak al voor een groot stuk vloeibaar. Dat maanmagma wordt, weer door de getijdenwerking, continu naar buiten gedrukt. Langs gaten in het maanoppervlak schiet het omhoog, tot wel tientallen kilometers ver. En de lava uit de vele vulkanen die zo continu worden gevormd, overspoelt het oppervlak. Daarbij worden bijvoorbeeld kraters van meteorietinslagen weer netjes opgevuld. Het aanschijn van de Jupitermaan vernieuwt dus voortdurend. In tegenstelling tot onze maan, met haar pokdalige aangezicht, krijgt Io doorlopend een facelift, waarbij haar littekens worden verwijderd.
Atmosferische gassen
Maar was Io vroeger ook zo vulkanisch actief? Doordat sporen aan haar oppervlak voortdurend worden uitgewist, valt de geologische geschiedenis niet direct van het aangezicht van de maan af te lezen. Daar heeft een internationaal team van planeetonderzoekers echter wat op gevonden. Zij keken niet naar het maanoppervlak, maar naar de dunne atmosfeer erboven (ze deden dat met een van de telescopen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili). In de chemische samenstelling van enkele atmosferische gassen vonden ze wél een aanknopingspunt met de geologische historie van Io.
De relatief grote aanwezigheid van zware vormen (isotopen) van de elementen zwavel en chloor wijst erop dat de maanatmosfeer én -korst al geruime tijd aan het ontgassen zijn. Dat proces wordt door vulkanisme gedreven: het maakt immers stoffen met lichte zwavel- en chloorisotopen vrij uit de maankorst, en door hun relatief lichte gewicht kunnen die daarna ook uit de atmosfeer weglekken naar de ruimte. De gemeten verhouding tussen lichte en zware isotopen is zo klein dat de ontgassing – en het vulkanisme – al miljarden jaren onafgebroken bezig moet zijn. Volgens de planeetkundigen begon het al snel na de vorming van Io (en de rest van het zonnestelsel), ruim 4,5 miljard jaar geleden. En dat betekent dat de Jupitermaan wellicht altijd al een vulkaanmaan is geweest. Het onderzoek is deze week verschenen in Science.
Het vaste, stenige maanoppervlak golft er met hoogteverschillen tot wel honderd meter – meer dan vijf keer zoveel als de oceanen op aarde
Daarmee is een openstaande vraag over Io beantwoord. Een andere is of de maan onder haar oppervlak over een ‘maanwijde’ oceaan van magma beschikt (die dus de volledige maan omvat). Ook dat wordt mogelijk binnenkort opgehelderd, want onlangs heeft de Amerikaanse ruimtesonde Juno twee scheervluchten langs Io gemaakt. “Daarbij werd ook de hoogte van de getijden gemeten”, zegt Tim Van Hoolst, planetoloog aan de Koninklijke Sterrenwacht. “Als er onder het maanoppervlak inderdaad een volledig vloeibare laag zit, dan zullen de metingen grotere getijden laten zien dan in het geval van een maankorst die nog voor een flink deel vast is.”