Sprayer vandfaner fra Europa? NASAs Europa Clipper er på sagen

At finde faner i Europa er en spændende udsigt, men videnskabsmænd advarer om, at det vil være vanskeligt, selv fra tæt på.

I 2005 betog billeder af en strålende vandig fane, der brød ud fra overfladen af ​​Saturns måne Enceladus verden. Den gigantiske søjle af damp, ispartikler og organiske molekyler, der sprøjtede fra månens sydpolare område, antydede, at der er et flydende vandhav under Enceladus' isskal og bekræftede, at månen er geologisk aktiv. Fanen støder også Enceladus og andre verdener i det ydre solsystem, uden atmosfærer og langt fra Solens varme, mod toppen af ​​NASA's liste over steder, hvor man kan søge efter tegn på liv.

Forskere forbereder sig nu på en mission til en anden isdækket havverden med mulige fjer:Jupiters måne Europa. Planlagt til opsendelse i 2024 vil NASAs Europa Clipper-rumfartøj studere månen fra dens dybe indre til dens overflade for at afgøre, om den har ingredienser, der gør den til et levedygtigt hjem for livet.

Ligesom Enceladus er Europa geologisk dynamisk, hvilket betyder, at begge isdækkede måner genererer varme indeni, når deres faste lag strækker sig og bøjer sig fra den gravitationelle tovtrækkeri med deres værtsplaneter og nabomåner. Dette, i stedet for varme fra Solen, forhindrer, at vand under overfladen fryser. Varmen kan også hjælpe med at producere eller cirkulere livets kemiske byggesten på havbunden, herunder kulstof, brint, oxygen, nitrogen, fosfor og svovl.

Men det er her lighederne slutter.

"Mange mennesker tror, ​​at Europa vil være Enceladus 2.0, med faner, der konstant sprøjter fra overfladen," sagde Lynnae Quick, et medlem af videnskabsteamet bag Clippers Europa Imaging System (EIS) kameraer. "Men vi kan ikke se på det på den måde; Europa er et helt andet udyr," sagde Quick, som er baseret på NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Beviser tyder på, at Europa kan udlufte vand fra sin undergrund ligesom Enceladus. For eksempel har forskere, der bruger NASAs Galileo-rumfartøj, NASAs Hubble-teleskop og store jordbaserede teleskoper, rapporteret påvisning af svage vandfaner eller deres kemiske komponenter i Europa.

Men ingen er sikre. "Vi er stadig i det rum, hvor der er virkelig spændende beviser, men intet af det er en slam dunk," sagde Matthew McKay Hedman, medlem af Europa Clippers Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE) videnskabsteam og lektor i afdelingen i fysik ved University of Idaho.

Forskere er tiltrukket af faner af et par grunde. For det første er de unægtelig seje:"Vi er videnskabsmænd, men vi er også mennesker," sagde Shawn Brooks, der arbejder med Europa Clippers Europa Ultraviolet Spectrograph (Europa-UVS) videnskabsteam og er baseret på NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien.

Men mere praktisk, sagde Brooks, giver fjer videnskabsmænd lettere adgang til Europas indre. "Det hele kommer ned til, om Europa er beboeligt, og det kommer ned til at have en vis forståelse af, hvad der sker under overfladen, som vi ikke kan nå endnu," sagde han.

Med andre ord er Europas magi, en arketype for en potentielt beboelig verden, skjult dybt inde i månen. Sammenlignet med Enceladus, som er på størrelse med Texas, er Europa omkring en fjerdedel af Jordens størrelse, eller en smule mindre end Jordens måne. Og beviser tyder på, at Europa har et meget dybere saltvandshav end Enceladus, muligvis 40 til 100 miles (ca. 60 til 160 kilometer) dybt, hvilket betyder, at det kan indeholde omkring dobbelt så meget vand som Jordens oceaner. Nogle forskere antager, at Europas hav kunne reagere med overophedede sten under havbunden, muligvis gennem hydrotermiske åbninger. På Jorden er sådanne områder arnested for kemisk aktivitet, der nærer utallige skabninger.

Forskere siger, at der også kan være store lommer af smeltet vand i Europas isskal, som er mere sandsynligt end havet for at være kilden til faner. Disse lommer kunne også producere hyggelige levesteder for organismer.

Fordi det er meget tættere på Jupiter end Enceladus er på Saturn, genereres der mere varme i Europa fra friktion produceret, når den kredser om sin værtsplanet. I betragtning af at intern varme stimulerer geologisk aktivitet på klippeverdener, forventes Europa at have mere omfattende geologi end Enceladus. Nogle videnskabsmænd forudsiger, at Europa har pladetektonik, der flytter og genbruger de iskolde blokke, der udgør månens overflade. Hvis det er tilfældet, kan Europa cirkulere næringsstoffer produceret på overfladen af ​​stråling fra Jupiter, såsom ilt, til lommer af væske i isskallen eller måske til selve havet. Gennem Europa Clipper vil videnskabsmænd have en chance for at teste nogle af deres forudsigelser ved at analysere den kemiske sammensætning af faner eller de spor, de kan efterlade på overfladen.

Forskere advarer om, at Europan-faner, selvom de er der, kan være svære at opdage, selv fra nærbillede. De kan være sporadiske, og de kan være små og tynde, da Europas tyngdekraft, som er meget stærkere end Enceladus', sandsynligvis ville holde disse vandfaner tæt på overfladen. Det er en drastisk afvigelse fra Enceladus' spektakulære dampsøjle:Den er altid tændt og større end månen selv og sprøjter iskolde partikler hundreder af miles over overfladen. "Selv om de er der, er Europas faner måske ikke så fotogene," sagde Hedman.

Selvom Europa Clipper-forskere udtænker en række kreative strategier for at finde aktive faner, når rumfartøjet begynder at udforske Europa i 2031, er de ikke afhængige af, at de forstår, hvad der foregår inde i månen. "Vi behøver ikke at fange en for en vellykket mission," sagde Quick.

Quick tilføjede, at hvert instrument ombord på Clipper kan bidrage med beviser for beboelige forhold under overfladen, uanset aktive faner.

Et par eksempler på, hvordan videnskabsholdet vil søge efter potentielle fjer, omfatter Europa Clippers kamerasuite, EIS. Den vil spejde efter faner nær Europas overflade, dels ved at lede efter deres silhuetter ved Europas lem, eller kant, når månen oplyses af Jupiters lys, når den passerer foran planeten. EIS vil tage billeder af faner, hvis de dukker op, samt faneaflejringer, der kan være synlige på overfladen. Europa-UVS vil også bestræbe sig på at detektere faner i ultraviolet lys, herunder ved kanten af ​​månen, når Europa passerer foran nærliggende stjerner, og kan måle den kemiske sammensætning af sådanne faner. Et termisk kamera, Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS), vil lede efter hotspots på overfladen, der kan være tegn på aktive eller nylige udbrud.

Europa Clipper-holdet er klar til at lykkes, uanset om forskere finder faner på Europa eller ej, selvom mange forskere håber på et spektakulært vandshow for at berige missionen og vores forståelse af Europa. "Jeg formoder, at Europa er aktiv og lader noget materiale undslippe," sagde Hedman. "Men jeg forventer, at når vi rent faktisk kommer til at forstå, hvordan det gør det, så bliver det ikke, hvad nogen forventede."