Europa Clipper for at afgøre, om den iskolde måne har ingredienser, der er nødvendige for livet

I 1610, Galileo kiggede gennem sit teleskop og fik øje på fire lyse måner, der kredsede om Jupiter, fordrive den langvarige forestilling om, at alle himmellegemer kredsede om Jorden. I 2024, når videnskabsmænd forventer at sende Europa Clipper-rumfartøjet for at undersøge en af ​​disse måner, de kan også finde beviser, der fundamentalt ændrer vores forståelse af solsystemet.

Europa er den sjette nærmeste måne til Jupiter og har nogenlunde samme størrelse som vores egen. Takket være data hentet af Galileo-rumsonden - lanceret i 1989 og opkaldt for at ære den italienske astronom - og Hubble-rumteleskopet, videnskabsmænd er næsten sikre på, at en salt, flydende hav er skjult under Europas iskolde overflade, en så stor, at astronomer tror, ​​at den kan indeholde to gange vand i alle Jordens oceaner tilsammen.

Europa selv har eksisteret i 4,5 milliarder år, men dens overflade er geologisk ung, kun omkring 60 millioner år gammel, tyder på, at det hele tiden er blevet genoprettet, måske gennem en proces, der ligner Jordens skiftende pladetektonik. Mens Europa rejser rundt om Jupiter, dens elliptiske bane og planetens stærke tyngdekraft får månen til at bøje sig som en gummikugle, producerer varme, der er i stand til at opretholde havets flydende tilstand. Hydrotermisk energi i månens kerne, tilbage fra dens dannelse, kan også opvarme havet ved havbunden.

Disse unikke egenskaber har fået NASA til at betragte Europa som "det mest lovende sted i vores solsystem for at finde nuværende miljøer, der er egnede til en eller anden form for liv uden for Jorden." Men for at livet kan eksistere, det kræver mere end bare vand og energi. Det har også brug for essentielle kemikalier som brint, kulstof, og oxygen. Mens Europa ser ud til at tjekke de to første felter, dens sammensætning forbliver et mysterium. Bekræftelse af alle tre af disse ingredienser for livet vil afgøre, om Europa er beboeligt.

"Det er spørgsmålet om $4 milliarder, siger Haje Korth, en rumfysiker ved Johns Hopkins Applied Physics Lab og stedfortrædende projektforsker for Europa Clipper-missionen. Han og hans kolleger hos NASA og dets californiske Jet Propulsion Lab er ved at forberede sig på at undersøge, om Europa kan indeholde de ingredienser, der er nødvendige for liv et eller andet sted i dets enorme hav.

I slutningen af ​​2024, de vil sende orbiteren op i himlen over Cape Canaveral, hvor den vil begynde sin fem et halvt år lange rejse til Europa. I løbet af den tid vil den flyve af både Mars og Jorden, bruge planeternes tyngdekraft til at slynge sig selv 484 millioner miles mod Jupiter, ankommer i 2030. Kate Craft, en af ​​missionens projektmedarbejdere, advarer om, at den lange rejse vil gå forud for endnu større udfordringer.

"Strålingen fra Jupiter er virkelig hård, " siger hun. "Vores instrumenter skal kunne overleve det."

Omtrent på størrelse med en basketballbane, Europa Clipper vil bære en imponerende suite af 10 separate instrumenter. Korth siger, at få alle disse gadgets til at fungere samtidigt - i de kolde temperaturer i det ydre rum, ikke mindre - vil være endnu en test.

To kameraer, så kraftfulde, at de vil være i stand til at opfange funktioner, der kun er nogle få meter lange, vil kortlægge månens overflade i farver og fra flere vinkler. Spektrometre vil studere den kemiske sammensætning af Europas overflade såvel som de partikler, der svæver over den. Et magnetometer vil være i stand til at bestemme dybden og saltindholdet i Europas hav.

Yderligere to instrumenter, et termisk emissionsbilleddannelsessystem og en ultraviolet spektrograf, vil lede efter områder, hvor Europas hav kan være væltet ud på overfladen via udbrud eller faner. Hvis videnskabsmænd finder et sådant sted, de ville være i stand til at analysere sammensætningen af ​​Europas hav uden nogensinde at røre dets overflade.

"Dette ville være de mest uberørte prøver af havet nedenunder, " siger Korth. "Dette er ikke en fane-jagt mission, men vi vil helt sikkert benytte den mulighed."

Clipper vil tilbringe tre et halvt år i kredsløb om Jupiter, udfører en forbiflyvning af Europa hver anden til tredje uge fra så tæt som 16 miles væk, sender observationer tilbage, der vil nå Jorden om så lidt som en uge. Mellem forbiflyvninger, videnskabsmænd vil undersøge denne cache af data, justere observationerne, hvis de ser noget, der vækker deres interesse - en fane, for eksempel - eller nødvendiggør yderligere undersøgelse. Lige nu, missionsholdet har planlagt 45 forbiflyvninger, men turen kan forlænges, hvis finansieringen tillader det.

Mens lanceringen stadig er mere end tre år væk, Craft er allerede en del af flere undersøgelser, der bestemmer gennemførligheden og logistikken af ​​en Europa Lander-mission, det næste logiske skridt, hvis Europa Clipper finder, at månen er beboelig. En lander kunne leveres til Europa fra en himmelkran - meget ligesom den nylige Mars Perseverance - og huse en cryobot designet til at bore gennem den iskolde skal og ned i havet.

Europas underjordiske farvande er ikke de eneste oceaner i det ydre rum, som APL har øjnene på. I oktober 2020, Laboratoriet meddelte, at det ville pitche NASA på Enceladus Orbilander, et rumfartøj designet til at kredse om og lande på Saturns sjettestørste måne for at søge efter tegn på liv gemt i dens hav.