eine ehrgeizige Mission zur Charakterisierung der Bewohnbarkeit eines Jupitermondes

Die NASA bereitet den Start des Europa Clipper in Richtung Europa vor, einem der eisigen Monde des Jupiter, der höchstwahrscheinlich einen Ozean unter seiner eisigen Oberfläche beherbergt. Ziel der Mission ist es, die „Bewohnbarkeit“ des Mondes Europa zu untersuchen.

Die eisigen Monde der äußeren Planeten des Sonnensystems überraschen Wissenschaftler weiterhin. Und erstens, weil sie uns dazu zwingen, den Begriff der „Bewohnbarkeit“ zu erweitern – die Bedingungen, die die Entstehung von Leben, wie wir es kennen, ermöglichen könnten.

Um einen dieser Monde zu untersuchen, muss die Europa-Clipper-Mission am 12. Oktober von Cape Canaveral in Florida in den Vereinigten Staaten starten – von der historischen Startrampe 39A, auf der insbesondere die Apollo-Missionen starteten, um sich einer der Jupiter-Missionen anzuschließen Monde, genannt Europa.

Die eisigen Monde der äußeren Planeten definieren den Begriff „Bewohnbarkeitszone“ neu

Traditionell wird die „bewohnbare“ Zone als ein Abstandsintervall vom Stern definiert, in dem flüssiges Wasser stabil auf der Oberfläche existieren könnte. Zu nah am Stern ist es zu heiß und das Wasser liegt in Form von Dampf vor. Zu weit vom Stern entfernt, ist es zu kalt und das Wasser liegt in Form von Eis vor. Somit befinden sich in unserem eigenen Sonnensystem nur Erde und Mars in der „habitablen Zone“ (auch wenn auf dem Mars aufgrund des zu niedrigen Atmosphärendrucks kein flüssiges Wasser an der Oberfläche möglich ist).

„Bewohnbar“ bedeutet also keineswegs bewohnt, sondern legt die Mindestbedingungen fest, unter denen sich eine Lebensform, die der uns bekannten ähnelt, entwickeln und erhalten kann.

Doch mit der Erforschung des äußeren Sonnensystems und insbesondere des Jupiter- und Saturnsystems mussten Wissenschaftler die Relevanz dieser Definition in Frage stellen, insbesondere angesichts der Möglichkeit großer Mengen flüssigen Wassers tief in den Monden.

Tatsächlich ermöglichte die Galileo-Mission der NASA in den 1990er Jahren überraschend die Entdeckung von zwei eisigen Monden des Jupiter auf Europa, Ganymed und Callisto, deren wahrscheinliche Anwesenheit von Ozeanen aus flüssigem und salzigem Wasser unter ihren dicken Eiskrusten verborgen ist (mehrere Dutzende). Kilometer).

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Ein Jahrzehnt später war es die Cassini-Huygens-Mission, die faszinierende Eigenschaften der Eismonde des Saturns enthüllte: Titan und Enceladus verfügten über innere Ozeane aus flüssigem Wasser, die teilweise durch Oberflächenaktivitäten, etwa durch aus Verwerfungen austretende Geysire, sogenannte „Tigerklauen“, aufgedeckt wurden Enceladus. Und dieses Jahr ist es Mimas, ein weiterer kleiner Saturnmond, der mit einer sehr genauen Untersuchung seiner Umlaufbahn im Rampenlicht stand, die auf die Anwesenheit eines Ozeans unter seiner Oberfläche schließen lässt.

Diese Entdeckungen ermöglichten es, den Begriff der „bewohnbaren Zone“ auf mögliche Umgebungen auszudehnen unter der Oberfläche von Planetenkörpern.

Auf all diesen Eismonden ist das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf die durch Gezeiteneffekte erzeugte Wärme zurückzuführen, die die Körper in der Tiefe verformt und zu einer Erwärmung führt. Diese Effekte können sehr stark sein, da alle diese Monde in der Nähe sehr massereicher Gasriesen kreisen.

Das Hauptziel von Europa Clipper besteht daher darin, die „Bewohnbarkeit“ des subglazialen Ozeans Europas zu bestimmen, also die Existenz eines globalen Ozeans zu bestätigen, der doppelt so viel Wasser enthalten könnte wie alle Ozeane der Erde zusammen. Dazu gehört auch die Bestimmung seines Salzgehalts, seiner Zusammensetzung, seiner Temperatur und seiner möglichen Verbindungen zur Oberfläche.

Die Augen von Europa Clipper

Europa Clipper ist mit neun wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, von denen jedes darauf ausgelegt ist, wichtige Informationen über den Jupitermond in verschiedenen Bereichen zu liefern.

Vier Instrumente sind besonders wichtig für die Abbildung der Oberfläche Europas, um ihre Eigenschaften besser beschreiben und verstehen zu können.

Um Europa im weiten Feld und mit hoher Auflösung abzubilden, sind dies die beiden komplementären Kameras des Europa-Bildgebungssystem die in die Tat umgesetzt werden. Ihre Daten werden es auch ermöglichen, die Topographie Europas zu bestimmen.

Die chemische Zusammensetzung der Oberfläche wird mit Spektrometern analysiert, um die auf der Oberfläche vorhandenen Atome und Moleküle zu identifizieren. Die erste im nahen Infrarot (MISE für Mapping Imaging Spectrometer für Europa) wird insbesondere das Vorhandensein von Salzen kartieren können. Die zweite, im Ultraviolett (Europa-Ultraviolett-Spektrograph) wird besonders nützlich für die Erforschung von Geysiren sein.

Die Wärmebildkamera E-THEMIS (Europa Thermal Emission Imaging System) wird es ermöglichen, die Temperatur aus der Ferne abzuschätzen, um Hot Spots, mögliche Anzeichen geologischer Aktivität unter der Oberfläche, zu erkennen.

Um die Eiskruste Europas eingehend zu untersuchen und ihre Dynamik und insbesondere ihren Austausch mit dem darunter liegenden Ozean zu verstehen, verfügt Europa Clipper auch über das REASON-Radar (Radar für Europa-Bewertung und Sondierung: Ozean bis oberflächennah) soll das Eis durchdringen und die innere Struktur der oberen Mondschichten freilegen. Insbesondere soll es möglich sein, Taschen flüssigen Wassers in unterschiedlichen Tiefen, vielleicht sogar am Eis-Ozean-Übergang, zu erkennen und entscheidende Daten über die Dicke des Eises und die Beschaffenheit des darunter liegenden Ozeans zu liefern.

Fliegen Sie ganz nah über Europa

Die letzten vier Instrumente an Bord der Europa Clipper sind für sogenannte „In-situ“-Messungen vorgesehen, die es ihnen ermöglichen, ihre Umgebung direkt dort zu messen, wo sie sich befinden.

Insbesondere bei niedrigen Überflügen, weniger als 100 Kilometer von der Oberfläche entfernt, werden zwei Instrumente die Dichte und chemische Zusammensetzung von Partikeln analysieren, die durch Einschläge oder potenzielle Geysire von der Oberfläche ausgeschleudert werden, über die wir bisher nur indirekte Hinweise haben. Somit ist das Massenspektrometer (Massenspektrometer für Planetenforschung/Europa) wird die sehr dünne „Atmosphäre“ Europas analysieren (in Wirklichkeit eine „Exosphäre“ bei einem Druck von 10).^-12 bar oder 1.000 Milliarden Mal weniger als auf der Erde) und der Analysator (SUrfae-Staubanalysator) Staub.

Die Sonde trägt auch ein Magnetometer (Europa Clipper Magnetometer) zur Messung von Störungen im Magnetfeld um Europa. Diese Störungen können uns insbesondere über die Zusammensetzung des Ozeans informieren. Darüber hinaus werden Schwerkraftmessungen durch das Funksystem der Sonde es ermöglichen, die Auswirkungen der gigantischen Gezeiten zu analysieren, die Jupiter auf Europa ausübt. Wenn wir verstehen, wie sich Gezeitenkräfte auf Europa auswirken, können wir die innere Struktur des Mondes und insbesondere die Tiefe des Ozeans besser bestimmen.

Schließlich ist PIMS (Plasmainstrument zur magnetischen Sondierung) wird die Eigenschaften geladener Teilchen in Jupiters Umgebung (Plasma genannt) sowie den Beschuss der an der Oberfläche ankommenden Teilchen messen. Tatsächlich erzeugt ein salziger Ozean ein induziertes Magnetfeld als Reaktion auf das Magnetfeld des Jupiter, und das Plasma wird es uns ermöglichen, diese Magnetfelder genau zu charakterisieren.

Auf dem Weg zum Jupiter…

Auf Europa Clipper wartet daher ein umfangreiches Programm, aber die Sonde ist gut gerüstet, um bis 2030 die Bewohnbarkeit eines der faszinierendsten Körper im Sonnensystem zu bestimmen.

Europa Clipper wird sich seiner großen Schwester Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) anschließen, die im April 2023 von Kourou, Französisch-Guayana, aus gestartet ist. Während sich Europa Clipper auf Europa konzentrieren wird, wird Juice das gesamte Jupitersystem mit besonderem Interesse an seinen Eismonden erkunden und schließlich seinen größten Mond, Ganymed, umkreisen.

Diese gemeinsamen Missionen verdeutlichen den Wettbewerb, vor allem aber die starke internationale Zusammenarbeit im Bereich der Weltraumforschung. Zum ersten Mal werden zwei Missionen gleichzeitig dasselbe System erforschen und Wissenschaftlern mehrerer Generationen eine einzigartige Gelegenheit bieten, diese fernen Welten zu verstehen.

Dieser Artikel wird im Rahmen des Science Festivals (das vom 4. bis 14. Oktober 2024 stattfindet) veröffentlicht, dessen Partner The Conversation France ist. Diese neue Ausgabe konzentriert sich auf das Thema „Ozean des Wissens“. Finden Sie alle Veranstaltungen in Ihrer Region auf der Website Fetedelascience.fr.