Europa:der kan være liv på Jupiters måne, og to nye missioner vil bane vejen for at finde det

Det er strålende nyheder. På lidt over et årti der vil være to rumfartøjer, der udforsker en af ​​de mest beboelige verdener i solsystemet - Jupiters måne Europa. Det er takket være en nylig meddelelse fra NASA om, at orbiteren Europa Clipper har fået grønt lys, planlagt til at nå månen i begyndelsen af ​​2030'erne.

I april i år Den Europæiske Rumorganisation godkendte også udviklingen af ​​Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), som i øjeblikket er beregnet til at nå Jupiter-systemet i 2029.

I begyndelsen af ​​rumalderen, man forestillede sig, at alt liv i sidste ende var afhængig af energi fra solen. De frosne iskuglemåner på de ydre planeter virkede usandsynlige opholdssteder for nogen form for liv. Opdagelser af blomstrende økosystemer på bunden af ​​jordens oceaner, afhængig af hydrotermiske udluftninger til både energi og molekylært brændstof, ændret alt det. Nu ved vi, at livet kan trives i miljøer, der er fuldstændig isoleret fra solen.

Europa menes at være i stand til at rumme enkle, mikrobielt liv i sin væske, indre hav under sin iskolde overflade. Det er fordi det har hver af tre væsentlige forudsætninger for liv i overflod:en kilde til biokemisk nyttige molekyler, en energikilde og et flydende opløsningsmiddel (vand), hvori opløste stoffer kan reagere kemisk med hinanden.

Europas energi kommer fra en kombination af dets let elliptiske kredsløb om Jupiter og dets gravitationsinteraktion med to andre måner. Denne kombination af kræfter udsætter Europa for en tidevandsvariation i tyngdekraften med hver bane, får det til at bøje sig og frigive varme, som forhindrer vandet i at fryse.

Europas biokemisk nyttige molekyler kan komme fra nedslag fra kometer eller dybt inde i månens stenede kerne.

Isgennemtrængende radar

Både Europa Clipper og JUICE vil bære specielle radarinstrumenter til at sondere under Europas overfladeis. Dette er ikke en ny teknik, radar er blevet brugt siden 1970'erne til at finde sub-glaciale søer i Antarktis og, for nylig, på Mars.

Som det sker, Europa kan tilbyde et endnu mere passende miljø at prøve dette af, fordi den koldere is bliver, jo mere gennemsigtigt bliver det for radar. At være så langt fra solen, typiske overfladetemperaturer i dagtimerne i Europa er -170°C. Målet hos Europa er at fastslå den dybde, hvor iskappen giver plads til et globalt hav af flydende vand. Nuværende modeller forudsiger, at det er i en dybde på 15-25 km.

Imidlertid, flydende vand kan også findes meget tættere på overfladen, som ville være nemmere at komme til. Beviser fra Hubble-rumteleskopets billeder ser ud til at vise faner af flydende vand, der bryder ud fra den sydlige halvkugle. Produktion af disse faner kan fungere noget som en vulkan, med flydende vand, der vælder op fra havet nedenfor.

Vand, under tilstrækkeligt pres, vil tvinge sig vej gennem brud og hulrum inde i isen, når til sidst overfladen for at bryde ud som gejsere. Under denne proces, flydende vand, der ikke helt når overfladen, kan alligevel fylde hulrum og revner i isen, danner noget, der ligner de subglaciale søer på Mars og Antarktis.

Missionerne burde være i stand til at finde disse funktioner, hvis de findes. Alt dette bidrager til et af de ultimative mål for disse missioner, som er at spejde efter den bedste placering for en fremtidig lander, som en dag kunne bore gennem isen og nå det gådefulde havrige nedenunder.

Tyngdekraft kort

Rumfartøjer, der rejser nær overfladen af ​​en planet eller måne, kan bruge små ændringer i rakethastigheden til at detektere subtile variationer i objektets gravitationsfelt. Sådanne "tyngdemæssige anomalier" er forårsaget af ændringer i tætheden af ​​materiale under den planetariske overflade, når rumfartøjet flyver over hovedet.

For eksempel, tættere sten, som man kan finde i en bjergkæde, kan få rumfartøjet til at opleve et målbart ekstra gravitationsslæb. Påvisning af gravitationelle anomalier på Jorden er blevet brugt i mange år til at identificere underjordiske strukturer såsom oliefelter, metalforekomster og det berømte dinosaurødelæggende nedslagskrater ved Chixculub i Mexico.

JUICE og Europa Clipper vil også være i stand til at opdage gravitationelle anomalier og potentielt give videnskabsfolk mulighed for at finde interessante funktioner på bunden af ​​havet. En glat havbund med små gravitationsanomalier ville faktisk være en velsignelse for livsudsigterne, da det ville indebære mere varmestrøm fra månens indre.

At komme gennem isen

Men for i sidste ende at finde liv på Europa, vi er nødt til at komme under isen ved en dag at sætte en lander på overfladen, potentielt medbringer en ubåd. Selv hvis Europa Clipper og JUICE identificerer, hvor isen er tyndest, dette vil være udfordrende.

Europa er tæt på Jupiter, hvilket betyder, at rumfartøjer har brug for masser af brændstof for at ændre deres hastighed nok til, at de kan komme ud af planetens massive tyngdefelt og gå i kredsløb om månen. JUICE, faktisk, bliver det første rumfartøj til at udføre denne manøvre ved Ganymedes, en af ​​Jupiters andre måner, og det vil bruge 3, 000 kg brændstof for at gøre det på samme rejse.

Der er også enorme mængder af skadelig stråling ved Jupiter, som kan skade rumfartøjer på længere sigt. Europa Clipper vil derfor forblive i lange kredsløb omkring Jupiter, gentagne gange at tage det ud af strålingsfeltet. Det vil studere Europa ved i stedet at udføre forbiflyvninger af månen.

Manglen på væsentlig atmosfære i Europa udgør et andet problem. Det betyder, at vi ikke kan bremse en lander med varmeskjolde og faldskærme. Alt skal gøres med raketter, kræver endnu mere brændstof. Manglen på atmosfære giver også ringe beskyttelse mod stråling, mens landeren er på overfladen.

Selv hvis et rumfartøj overlever en landing, der er spørgsmålet om selve isen. Ved at bruge en mekanisk boremaskine til at bore gennem mange miles af superkold is, som er så hård som granit, er usandsynligt. I stedet overvejes mere eksotiske måder at komme igennem på, såsom at bruge lasere eller varme fra en atomreaktor til at smelte gennem isen.

En anden overvejelse er, at Europa, i øjeblikket, er et uberørt miljø. Det betyder, at disse komplekse opgaver skal udføres uden utilsigtet at forurene havet med forurenende stoffer fra rumfartøjet, eller andre terrestriske mikrober, der kan have spændt en tur.

Men på en eller anden måde, vi kommer dertil. Den sidste udfordring kan så være at sikre, at rumfartøjet eller ubåden, endelig nået havet, bliver ikke spist af noget, der svømmer rundt i dybet.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.