Natrium-dampkring van Europa is opgeveegd uit geisers op vulkanisch Io

Europa, de op één na grootste satelliet van Jupiter, heeft een ijle atmosfeer van natrium. Dit is ontdekt door twee astronomen van het Lunar and Planetary Laboratory in Tucson, die deze maan hebben bestudeerd met de 1,5-meter-telescoop op Mount Bigelow, Arizona. De natriumatomen verraden zich doordat zij op heel bepaalde golflengten - de D- en D-lijnen - straling uitzenden. Het opmerkelijke is dat de natriumatomen afkomstig moeten zijn van Io: de binnenste grote maan van Jupiter. Europa is daarmee het eerste bekende voorbeeld van een hemellichaam dat zijn atmosfeer deels 'leent' van een andere satelliet.

De natriumatmosfeer strekt zich uit tot op minstens 25 maal de straal van Europa. In eerste instantie zijn de natriumatomen afkomstig uit het ijsachtige oppervlak van Europa. Ze worden hieruit niet door sublimatie (verdamping) vrijgemaakt, want dan zouden de atomen snelheden van gemiddeld 300 meter per seconde krijgen en die zijn veel te gering om tot op 25 maal de straal van Europa te kunnen komen. Een meer voor de hand liggend mechanisme is de zogeheten sputtering onder invloed van de energierijke deeltjes uit de magnetosfeer van Jupiter. Dat proces geeft de atomen snelheden tot meer dan 2 km per seconde (Nature 21 maart, p. 229).

Een jaar geleden werd al ontdekt dat Europa een heel ijle atmosfeer van zuurstofatomen heeft. Ook deze atomen zouden door energierijke deeltjes uit het ijs aan het oppervlak worden losgeslagen. Maar de natriumatomen kunnen niet altijd in het ijs op Europa hebben gezeten. Ze moeten afkomstig zijn van de vulkanisch actieve maan Io. De geisers op deze satelliet blazen natriumgas uit, dat zich ophoopt in een zeer uitgebreide schijf rond Jupiter. Europa veegt tijdens zijn baanbeweging een aantal natriumatomen op, die dan tot op diepten van slechts zo'n 10 nanometer (10 miljoenste milimeter) in het ijs doordringen: het kosmische equivalent van de in aardse laboratoria bekende 'ionenimplantatie'.

De astronomen hebben berekend dat de natriumatomen 20 tot 100 jaar in het ijs op Europa gevangen kunnen blijven zitten, alvorens weer vrij te komen. Sommige vrijgekomen atomen hebben zulke hoge snelheden dat ze uit de atmosfeer van Europa ontsnappen: naast een constante aanvoer van natrium is er dus ook een constante afvoer terug in de ruimte. De twee astronomen hebben berekend dat zich in de gehele natriumatmosfeer gemiddeld slechts zo'n 1.700 kg natrium bevindt: één driehonderdste van de totale hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer rond Europa. Het mag wel opmerkelijk worden genoemd dat zo'n geringe hoeveelheid gas zich op de afstand van Jupiter nog laat aantonen.