Nieuwe uitgebreide kaarten van de straling die Jupiters ijzige maan Europa beukt, onthult waar wetenschappers moeten kijken - en hoe diep ze zullen moeten gaan - bij het zoeken naar tekenen van bewoonbaarheid en biosignaturen.

Sinds NASA's Galileo-missie sterk bewijs opleverde van een wereldwijde oceaan onder de ijzige schil van Europa in de jaren negentig, wetenschappers hebben die maan beschouwd als een van de meest veelbelovende plekken in ons zonnestelsel om te zoeken naar ingrediënten om het leven te ondersteunen. Er zijn zelfs aanwijzingen dat het zoute water dat rond het binnenste van de maan klotst, zijn weg naar de oppervlakte vindt.

Door dit materiaal van binnenuit te bestuderen, wetenschappers die toekomstige missies ontwikkelen, hopen meer te weten te komen over de mogelijke bewoonbaarheid van Europa's oceaan. Het oppervlak van Europa wordt gebombardeerd door een constante en intense explosie van straling van Jupiter. Deze straling kan materiaal dat naar het oppervlak wordt getransporteerd vernietigen of veranderen, waardoor het voor wetenschappers moeilijker wordt om te weten of het werkelijk de omstandigheden in de oceaan van Europa voorstelt.

Terwijl wetenschappers plannen maken voor een aanstaande verkenning van Europa, ze hebben met veel onbekenden geworsteld:waar is de straling het meest intens? Hoe diep gaan de energetische deeltjes? Hoe beïnvloedt straling wat zich aan de oppervlakte en eronder bevindt, inclusief mogelijke chemische tekenen, of biohandtekeningen, dat zou kunnen duiden op de aanwezigheid van leven.

Een nieuwe wetenschappelijke studie, vandaag gepubliceerd in Natuurastronomie , vertegenwoordigt de meest complete modellering en mapping van straling in Europa en biedt sleutelstukken van de puzzel. De hoofdauteur is Tom Nordheim, onderzoekswetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië.

"Als we willen begrijpen wat er aan de oppervlakte van Europa gebeurt en hoe dat verband houdt met de oceaan eronder, we moeten de straling begrijpen, "Zei Nordheim. "Als we materialen onderzoeken die uit de ondergrond zijn gekomen, waar kijken we naar? Vertelt dit ons wat er in de oceaan is, of is dit wat er met de materialen is gebeurd nadat ze zijn bestraald?"

Met behulp van gegevens van Galileo's flybys van Europa twee decennia geleden en elektronenmetingen van NASA's Voyager 1-ruimtevaartuig, Nordheim en zijn team hebben goed gekeken naar de elektronen die op het oppervlak van de maan schieten. Ze ontdekten dat de stralingsdoses per locatie verschillen. De zwaarste straling is geconcentreerd in zones rond de evenaar, en de straling vermindert dichter bij de polen.

in kaart gebracht, de harde stralingszones verschijnen als ovaalvormige gebieden, verbonden aan de smalle uiteinden, die meer dan de helft van de maan bedekken.

"Dit is de eerste voorspelling van stralingsniveaus op elk punt op het oppervlak van Europa en is belangrijke informatie voor toekomstige Europa-missies, " zei Chris Paranicas, een co-auteur van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.

Nu weten wetenschappers waar ze regio's kunnen vinden die het minst zijn veranderd door straling, wat cruciale informatie zou kunnen zijn voor de door JPL geleide Europa Clipper, NASA's missie om in een baan om Jupiter te draaien en Europa te volgen met ongeveer 45 close flybys. Het ruimtevaartuig kan al in 2022 worden gelanceerd en zal camera's dragen, spectrometers, plasma- en radarinstrumenten om de samenstelling van het maanoppervlak te onderzoeken, zijn oceaan, en materiaal dat van het oppervlak is uitgeworpen.

In zijn nieuwe krant Nordheim stopte niet bij een tweedimensionale kaart. Hij ging dieper, meten hoe ver onder het oppervlak de straling doordringt, en het bouwen van 3D-modellen van de meest intense straling op Europa. De resultaten vertellen ons hoe diep wetenschappers moeten graven of boren, tijdens een mogelijke toekomstige Europa-landermissie, om eventuele biosignaturen te vinden die bewaard kunnen blijven.

Het antwoord varieert, van 4 tot 8 inch (10 tot 20 centimeter) in de zones met de hoogste straling - tot minder dan 0,4 inch (1 centimeter) diep in regio's van Europa op middelhoge en hoge breedtegraden, naar de polen van de maan.

Om tot die conclusie te komen, Nordheim testte het effect van straling op aminozuren, basisbouwstenen voor eiwitten, om erachter te komen hoe de straling van Europa potentiële biosignaturen zou beïnvloeden. Aminozuren behoren tot de eenvoudigste moleculen die in aanmerking komen als een potentiële biosignatuur, de papieren notities.

"De straling die het oppervlak van Europa bombardeert, laat een vingerafdruk achter, " zei Kevin Hand, co-auteur van de nieuwe onderzoeks- en projectwetenschapper voor de potentiële Europa Lander-missie. "Als we weten hoe die vingerafdruk eruitziet, we de aard van organische stoffen en mogelijke biosignaturen die bij toekomstige missies kunnen worden gedetecteerd, beter kunnen begrijpen, of het nu ruimtevaartuigen zijn die over Europa vliegen of op Europa landen.

Het missieteam van Europa Clipper onderzoekt mogelijke baanpaden, en voorgestelde routes gaan over veel regio's van Europa die minder stralingsniveaus ervaren, Handje gezegd. "Dat is goed nieuws voor het kijken naar potentieel vers oceaanmateriaal dat niet sterk is gewijzigd door de vingerafdruk van straling."