Het is briljant nieuws. In iets meer dan een decennium, er zullen twee ruimtevaartuigen zijn die een van de meest bewoonbare werelden in het zonnestelsel verkennen:Jupiters maan Europa. Dat is te danken aan een recente aankondiging van NASA dat de orbiter Europa Clipper toestemming heeft gekregen, gepland om de maan aan het begin van de jaren 2030 te bereiken.

In april van dit jaar, de European Space Agency keurde ook de ontwikkeling van de Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) goed, die momenteel gepland staat om het Jupiter-systeem in 2029 te bereiken.

Aan het begin van het ruimtetijdperk, men dacht dat al het leven uiteindelijk afhankelijk was van energie van de zon. De bevroren ijsbalmanen van de buitenste planeten leken onwaarschijnlijke verblijfplaatsen voor enige vorm van leven. Ontdekkingen van bloeiende ecosystemen op de bodem van de oceanen van de aarde, afhankelijk van hydrothermale bronnen voor zowel energie als moleculaire brandstof, veranderde dat allemaal. Nu weten we dat het leven kan gedijen in omgevingen die volledig geïsoleerd zijn van de zon.

Van Europa wordt gedacht dat het eenvoudige, microbieel leven in zijn vloeistof, interne oceaan onder zijn ijzige oppervlak. Dat komt omdat het elk van de drie essentiële voorwaarden voor leven in overvloed heeft:een bron van biochemisch bruikbare moleculen, een energiebron en een vloeibaar oplosmiddel (water) waarin opgeloste stoffen chemisch met elkaar kunnen reageren.

Europa's energie komt van een combinatie van zijn licht elliptische baan om Jupiter en zijn zwaartekrachtinteractie met twee andere manen. Deze combinatie van krachten onderwerpt Europa aan een getijdevariatie in zwaartekracht met elke baan, waardoor het buigt en warmte afgeeft, waardoor het water niet bevriest.

Europa's biochemisch bruikbare moleculen kunnen afkomstig zijn van inslagen door kometen of diep in de rotsachtige kern van de maan.

IJsdoordringende radar

Zowel Europa Clipper als JUICE zullen speciale radarinstrumenten hebben om onder het oppervlakte-ijs van Europa te sonderen. Dit is geen nieuwe techniek, radar wordt sinds de jaren zeventig gebruikt om subglaciale meren op Antarctica te vinden en, recenter, op Mars.

Zoals het gebeurt, Europa biedt misschien een nog geschiktere omgeving om dit uit te proberen, omdat het koudere ijs, hoe transparanter het wordt voor radar. Zo ver van de zon, typische oppervlaktetemperaturen overdag in Europa zijn -170°C. Het doel van Europa is om de diepte vast te stellen waarop de ijskap plaatsmaakt voor een wereldwijde oceaan van vloeibaar water. Huidige modellen voorspellen dat dit op een diepte van 15-25 km is.

Echter, vloeibaar water kan ook veel dichter bij het oppervlak worden gevonden, die gemakkelijker te bereiken zou zijn. Bewijs van Hubble Space Telescope-afbeeldingen lijken pluimen van vloeibaar water te tonen die uitbarsten vanaf het zuidelijk halfrond. De productie van deze pluimen zou kunnen werken als een vulkaan, met vloeibaar water dat opwelt uit de oceaan beneden.

Water, onder voldoende druk, zal zich een weg banen door breuken en holtes in het ijs, uiteindelijk het oppervlak bereiken om als geisers uit te barsten. Tijdens dit proces, vloeibaar water dat niet helemaal naar de oppervlakte komt, kan niettemin holtes en scheuren in het ijs vullen, iets dat erg lijkt op de subglaciale meren van Mars en Antarctica.

De missies moeten deze functies kunnen vinden als ze bestaan. Dit alles draagt ​​bij aan een van de uiteindelijke doelen van deze missies, dat is om de beste locatie te vinden voor een toekomstige lander die op een dag door het ijs zou kunnen boren en het raadselachtige oceaanrijk eronder zou kunnen bereiken.

Zwaartekrachtkaarten

Ruimtevaartuigen die in de buurt van het oppervlak van een planeet of maan reizen, kunnen kleine veranderingen in de raketsnelheid gebruiken om subtiele variaties in het zwaartekrachtveld van dat object te detecteren. Dergelijke "zwaartekrachtafwijkingen" worden veroorzaakt door veranderingen in de dichtheid van materiaal onder het planetaire oppervlak terwijl het ruimtevaartuig overvliegt.

Bijvoorbeeld, dichter gesteente dat men in een bergketen zou kunnen vinden, kan ervoor zorgen dat het ruimtevaartuig een meetbare extra zwaartekracht sleept. Detectie van zwaartekrachtafwijkingen op aarde wordt al vele jaren gebruikt om ondergrondse structuren zoals olievelden, metaalafzettingen en de beroemde dinosaurusvernietigende inslagkrater in Chixculub in Mexico.

JUICE en Europa Clipper zullen ook zwaartekrachtanomalieën kunnen detecteren en mogelijk wetenschappers in staat stellen interessante functies op de bodem van de oceaan te vinden. Een gladde oceaanbodem met kleine zwaartekrachtafwijkingen zou eigenlijk een zegen zijn voor de vooruitzichten op leven, omdat het zou betekenen dat er meer warmte uit het binnenste van de maan zou stromen.

Door het ijs komen

Maar om uiteindelijk het leven op Europa te vinden, we moeten onder het ijs komen door op een dag een lander op het oppervlak te zetten, mogelijk met een onderzeeër. Zelfs als Europa Clipper en JUICE vaststellen waar het ijs het dunst is, dit zal een uitdaging zijn.

Europa ligt dicht bij Jupiter, wat betekent dat ruimtevaartuigen veel brandstof nodig hebben om hun snelheid voldoende te veranderen zodat ze uit het enorme zwaartekrachtveld van de planeet kunnen komen en in een baan rond de maan kunnen gaan. SAP, in feite, zal het eerste ruimtevaartuig worden dat deze manoeuvre bij Ganymedes uitvoert, een van de andere manen van Jupiter, en het zal 3 gebruiken, 000 kg brandstof om het op dezelfde reis te doen.

Er zijn ook enorme hoeveelheden schadelijke straling bij Jupiter, die ruimtevaartuigen op de lange termijn kunnen beschadigen. Europa Clipper zal daarom in lange lussen rond Jupiter blijven, herhaaldelijk uit het stralingsveld halen. Het zal Europa bestuderen door in plaats daarvan flybys van de maan uit te voeren.

Het gebrek aan substantiële sfeer bij Europa vormt een ander probleem. Het betekent dat we een lander met hitteschilden en parachutes niet kunnen vertragen. Alles moet met raketten, nog meer brandstof nodig. Het gebrek aan atmosfeer biedt ook weinig bescherming tegen straling terwijl de lander aan de oppervlakte is.

Zelfs als een ruimtevaartuig een landing overleeft, er is de kwestie van het ijs zelf. Met een mechanische boor door vele kilometers superkoud ijs boren, die zo hard is als graniet, is onwaarschijnlijk. In plaats daarvan worden meer exotische manieren overwogen om door te komen, zoals het gebruik van lasers of warmte van een kernreactor om door het ijs te smelten.

Een andere overweging is dat Europa, momenteel, is een ongerepte omgeving. Dat betekent dat deze complexe taken moeten worden uitgevoerd zonder de oceaan onbedoeld te vervuilen met verontreinigende stoffen van het ruimtevaartuig, of enige terrestrische microben die misschien meegelift hebben.

Maar op de een of andere manier we zullen er komen. De laatste uitdaging zou dan kunnen zijn ervoor te zorgen dat het ruimtevaartuig of de onderzeeër, eindelijk de oceaan bereikt, wordt niet opgegeten door iets dat in de diepte rondzwemt.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.