Moleculaire zuurstof op ijsmaan van Jupiter

Amerikaanse onderzoekers hebben moleculaire zuurstof (O) ontdekt op Ganymedes, een van de vier grote manen van Jupiter. In het spectrum van de straling die door het oppervlak van deze maan wordt teruggekaatst komen absorptielijnen voor die veroorzaakt moeten worden door zuurstofmoleculen. Omdat Ganymedes geen atmosfeer heeft, moet de zuurstof zich bevinden in het ijs dat een deel van deze grootste satelliet van het zonnestelsel bedekt. Ganymedes is het tweede hemellichaam waarop moleculaire zuurstof voorkomt.

Op aarde is er zuurstof in overvloed. Zo'n 20 procent van de dampkring bestaat uit deze verbinding. Al die zuurstof is ontstaan door fotosynthese: het proces waarbij planten tijdens hun stofwisseling zonlicht omzetten in chemische energie. Tijdens dit proces wordt er kooldioxide (CO uit de lucht opgenomen en zuurstof aan de lucht afgestaan. De hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer blijft grotendeels constant doordat dieren en micro-organismen tijdens hun ademhaling zuurstof uit de lucht opnemen.

Op Ganymedes is geen spoor van leven. De twee onderzoekers, Wendy Calvin en John Spencer, waren daarom zeer verrast toen zij er moleculaire zuurstof ontdekten. Zij denken dat die ontstaat doordat het ijs op Ganymedes constant wordt bestookt door atomen in het magnetische veld van Jupiter. De watermoleculen in het ijs worden uiteen geslagen en er vinden reacties plaats die ook tot het ontstaan van moleculaire zuurstof leiden.

Deze verklaring wordt ondersteund door de gemeten verdeling van de zuurstof op het oppervlak van Ganymedes. Ganymedes houdt tijdens zijn beweging rond Jupiter steeds hetzelfde halfrond naar de planeet gekeerd, net zoals de maan dat doet bij de aarde. Maar Jupiter - met daaraan gekoppeld zijn magnetosfeer - draait in de tijd van één omloop vele malen om zijn as. De 'achterkant' van Ganymedes staat daardoor constant bloot aan de snelle wind van ionen en andere deeltjes in de magnetosfeer van Jupiter. En op dat deel van deze ijsmaan blijkt inderdaad de meeste moleculaire zuurstof voor te komen.

Door het ionenbombardement ontstaan er ook defecten in de kristalstructuur van het ijs. Als die defecten zich onder het oppervlak bevinden, blijven de gevormde zuurstofmoleculen daarin gevangen zitten. De temperatuur op Ganymedes ligt tussen de -135 en -195ß8 C. Dit wijst er op dat de zuurstof deels gasvormig en deels vloeibaar zal zijn. Bij het stijgen van de temperatuur zou het ijs plaatselijk kunnen barsten, om de zuurstof te laten ontsnappen. Misschien danken sommige oppervlaktestructuren op Ganymedes hieraan wel hun ontstaan.