Strålingskort over Jupiters måne Europa – nøglen til fremtidige missioner

Ny omfattende kortlægning af strålingen, der støder Jupiters iskolde måne Europa, afslører, hvor videnskabsmænd skal kigge – og hvor dybt de skal gå – når de søger efter tegn på beboelighed og biosignaturer.

Siden NASAs Galileo-mission gav stærke beviser på et globalt hav under Europas iskolde skal i 1990'erne, Forskere har anset, at månen er et af de mest lovende steder i vores solsystem at lede efter ingredienser til at understøtte livet. Der er endda tegn på, at det salte vand, der skvulper rundt om månens indre, kommer til overfladen.

Ved at studere dette materiale fra det indre, forskere, der udvikler fremtidige missioner, håber at lære mere om den mulige beboelighed i Europas hav. Europas overflade bliver bombarderet af en konstant og intens stråling fra Jupiter. Denne stråling kan ødelægge eller ændre materiale, der transporteres op til overfladen, gør det sværere for videnskabsmænd at vide, om det faktisk repræsenterer forholdene i Europas hav.

Da forskerne planlægger den kommende udforskning af Europa, de har kæmpet med mange ubekendte:Hvor er strålingen mest intens? Hvor dybt går de energiske partikler? Hvordan påvirker stråling, hvad der er på overfladen og nedenunder - inklusive potentielle kemiske tegn, eller biosignaturer, der kunne betyde tilstedeværelsen af ​​liv.

En ny videnskabelig undersøgelse, offentliggjort i dag i Natur astronomi , repræsenterer den mest komplette modellering og kortlægning af stråling på Europa og tilbyder nøglebrikker til puslespillet. Hovedforfatteren er Tom Nordheim, forsker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien.

"Hvis vi ønsker at forstå, hvad der foregår på overfladen af ​​Europa, og hvordan det forbinder med havet nedenunder, vi skal forstå strålingen, " sagde Nordheim. "Når vi undersøger materialer, der er kommet op fra undergrunden, hvad kigger vi på? Fortæller dette os, hvad der er i havet, eller er det, hvad der skete med materialerne, efter at de er blevet bestrålet?"

Ved at bruge data fra Galileos forbiflyvninger i Europa for to årtier siden og elektronmålinger fra NASAs Voyager 1 rumfartøj, Nordheim og hans team så nøje på elektronerne, der sprængte månens overflade. De fandt ud af, at strålingsdoserne varierer fra sted til sted. Den hårdeste stråling er koncentreret i zoner omkring ækvator, og strålingen aftager tættere på polerne.

Kortlagt, de hårde strålingszoner fremstår som ovale områder, forbundet i de smalle ender, der dækker mere end halvdelen af ​​månen.

"Dette er den første forudsigelse af strålingsniveauer på hvert punkt på Europas overflade og er vigtig information for fremtidige Europa-missioner, " sagde Chris Paranicas, en medforfatter fra Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

Nu ved forskerne, hvor man kan finde områder, der er mindst ændret af stråling, som kunne være afgørende information for den JPL-ledede Europa Clipper, NASA's mission om at kredse om Jupiter og overvåge Europa med omkring 45 tætte forbiflyvninger. Rumfartøjet kan starte allerede i 2022 og vil bære kameraer, spektrometre, plasma- og radarinstrumenter til at undersøge sammensætningen af ​​månens overflade, dets hav, og materiale, der er blevet kastet ud fra overfladen.

I sit nye blad, Nordheim stoppede ikke med et todimensionelt kort. Han gik dybere, måle hvor langt under overfladen strålingen trænger ind, og opbygning af 3-D-modeller af den mest intense stråling på Europa. Resultaterne fortæller os, hvor dybt videnskabsmænd skal grave eller bore, under en potentiel fremtidig Europa Lander-mission, for at finde eventuelle biosignaturer, der måtte være bevaret.

Svaret varierer, fra 4 til 8 tommer (10 til 20 centimeter) i zoner med højest stråling – ned til mindre end 0,4 tommer (1 centimeter) dybt i områder af Europa på mellem- og høje breddegrader, mod månens poler.

For at nå den konklusion, Nordheim testede effekten af ​​stråling på aminosyrer, grundlæggende byggesten til proteiner, at finde ud af, hvordan Europas stråling ville påvirke potentielle biosignaturer. Aminosyrer er blandt de enkleste molekyler, der kvalificerer sig som en potentiel biosignatur, papirnoterne.

"Strålingen, der bombarderer Europas overflade, efterlader et fingeraftryk, " sagde Kevin Hand, medforfatter til den nye forsknings- og projektforsker til den potentielle Europa Lander-mission. "Hvis vi ved, hvordan det fingeraftryk ser ud, vi kan bedre forstå karakteren af ​​alle organiske stoffer og mulige biosignaturer, der kan blive opdaget med fremtidige missioner, det være sig rumfartøjer, der flyver forbi eller lander på Europa.

Europa Clippers missionshold undersøger mulige baneveje, og foreslåede ruter passerer over mange regioner i Europa, der oplever lavere strålingsniveauer, sagde hånd. "Det er gode nyheder for at se på potentielt frisk havmateriale, der ikke er blevet kraftigt modificeret af strålingens fingeraftryk."