Europa. Bildekreditt: NASA Trykk for større bilde
Oppdagelsen av at Jupiters måne Europa mest sannsynlig har et kaldt, salt hav under sin frosne iskorps, har satt Europa på den korte listen over objekter i solsystemet vårt som astrobiologer vil studere videre. På Earth System Processes II-konferansen i Calgary, Canada, holdt Ron Greeley, planetgeolog og professor i geologi ved Arizona State University i Phoenix, Arizona, en foredrag som oppsummerte det som er kjent om Jupiter og dets måner, og hva som gjenstår å oppdage .
Det har vært seks romskip som har utforsket Jupiter-systemet. De to første var Pioneer-romfartøy på 1970-tallet som fløy av Jupitersystemet og gjorde noen korte observasjoner. Disse ble fulgt av romskipet Voyager I og II, som ga oss vår første detaljerte utsikt over de galileiske satellittene. Men mesteparten av informasjonen vi har, kommer fra Galileo-oppdraget. Nylig var det en flyby av romfartøyet Cassini, som gikk av Jupiter og gjorde observasjoner på vei til Saturn, der det for tiden er i drift. Men nesten alt vi vet om geologien til Jupiter-systemet, og særlig de galileiske satellittene (Io, Europa, Ganymede og Callisto), kom fra Galileo-oppdraget. Galileo ga oss et utrolig vell av informasjon som vi fremdeles er i ferd med å analysere i dag.
Det er fire galileiske satellitter. Io, den innerste, er vulkanisk den mest aktive gjenstanden i solsystemet. Den henter sin indre energi fra tidevannsstress i interiøret, mens den skyves mellom Europa og Jupiter. Den eksplosive vulkanismen vi ser der er veldig imponerende. Det er plommer som kastes ut omtrent 200 kilometer over overflaten. Vi ser også effektiv vulkanisme i form av lavastrømmer som bryter ut på overflaten. Dette er veldig høy temperatur, veldig væskestrømmer. På Io ser vi disse strømningene strekke seg i hundrevis av kilometer over overflaten.
Alle de galileiske satellittene er i elliptiske baner, noe som betyr at de noen ganger er nærmere Jupiter, andre ganger er de lenger borte, og de blir presset av naboene. Dette genererer intern friksjon til tilstrekkelige nivåer, i tilfelle av Io, for å smelte det indre og "drive" vulkanene. De samme prosessene foregår på Europa. Og det er en mulighet for at silikatvulkanisme finner sted under den iskalde skorpen på Europa.
Ganymede er den største satellitten i solsystemet. Den har et ytre isete skall. Vi tenker at det har et underhav av flytende vann over en silikatkjerne og kanskje en liten indre metallisk kjerne. Ganymede har blitt utsatt for geologiske prosesser siden det ble dannet. Det har en sammensatt historie, dominert av tektoniske prosesser. Vi ser en kombinasjon av veldig gamle funksjoner og veldig unge funksjoner. Vi kan se komplekse fakturemønstre på overflaten som krysser eldre bruddmønstre. Overflaten er sprukket i blokker som er forskjøvet på det overordnede, tilsynelatende flytende, indre. Vi ser også konsekvenshistorien fra perioden med tidlig bombardement. Å avkriptere Ganymedes tektoniske historie er et arbeid i prosess.
Callisto er den ytterste av de galileiske satellittene. Også den har blitt utsatt for påvirkningsbombardement, noe som gjenspeiler den tidlige akkresjonshistorien til solsystemet generelt og Jupiter-systemet spesielt. Overflaten domineres av kratere i alle størrelser. Men vi ble overrasket over den tilsynelatende mangelen på veldig små slagkratere. Vi ser veldig ørsmå kratere på naboen Ganymedes; vi ser dem ikke på Callisto. Vi tror det er en viss prosess som sletter de små kratrene - men bare i utvalgte områder på månen. Dette er et mysterium som ikke er løst: Hva er prosessen som fjerner de bittesmå kratrene i noen områder, eller alternativt kan de kanskje ikke ha dannet seg der av en eller annen grunn til å begynne med? Igjen, dette er et tema for pågående forskning.
Det jeg først og fremst vil snakke om er Europa. Europa er omtrent på størrelse med jordens måne. Det er først og fremst et silikatobjekt, men det har et ytre skall av H2O, hvis overflate er frossent. Det totale volumet av vann som dekker dets silikatinteriør, overskrider alt vannet på jorden. Overflaten på det vannet er frossent. Spørsmålet er: Hva ligger under det frosne skallet? Er det fast is helt til bunnen, eller er det et flytende hav? Vi tror det er flytende vann under den iskalde skorpen, men det vet vi ikke helt sikkert. Ideene våre er basert på modeller, og som alle modeller er de gjenstand for videre studier.
Grunnen til at vi tror at det er et flytende hav på Europa, er fra oppførselen til det induserte magnetfeltet rundt Europa som ble målt med magnetometeret på Galileo. Jupiter har et enormt magnetfelt. Det induserer på sin side et magnetfelt, ikke bare på Europa, men også på Ganymede og Callisto. Måten indusert magnetfelt oppfører seg er i samsvar med tilstedeværelsen av et salt, flytende hav under overflaten, ikke bare på Europa, men også på Ganymede og Callisto.
Vi vet at overflaten er vannis. Vi vet at det er ikke-iskomponenter til stede, som inkluderer forskjellige salter. Og vi vet at overflaten er blitt bearbeidet geologisk: den har blitt brudd, leget, brutt opp gjentatte ganger. Vi ser også relativt få slagkratere på overflaten. Det indikerer at overflaten er geologisk ung. Europa kan til og med være geologisk aktiv i dag. Spesielt bilder av en region viser en overflate som er alvorlig ødelagt. De iskalde platene er blitt brutt fra hverandre og flyttet til nye stillinger. Materiale har oozed mellom sprekkene, så tilsynelatende frosset, og vi tror at dette kan være et av stedene der det var oppvoksende materiale, kanskje drevet av tidevannsoppvarmingen jeg snakket om tidligere.
Vi har en tendens til å glemme omfanget av ting i planetarvitenskapene. Men disse iskalde blokkene er enorme. Når vi tenker på fremtidig leting, vil vi gjerne komme ned på overflaten og foreta visse nøkkelmålinger. Så vi må tenke på romfartssystemer som kan lande i denne typen terreng. Fordi det er disse stedene som kan ha materiale avledet fra under isen, er de høyest prioritert for leting. Og likevel, som ofte er tilfelle i planetarisk utforskning, er de mest interessante stedene de vanskeligste å komme til.
Så hva vil vi vite? Den første og mest grunnleggende er "havbegrepet." Eksisterer flytende vann eller ikke? Er isskallet tykt eller tynt? Hvis det er et hav der, hvor tykk er den isete skorpen? Dette er veldig viktig å vite når vi tenker på å utforske et mulig flytende hav på Europa: Hvis vi vil komme ut i havet, hvor dypt må vi da gå gjennom isen? Hva er overflaten? Vi sier "ung", men det er bare et relativt begrep. Er det tusenvis, hundretusener, millioner, eller til og med milliarder av år gammel? Modellene gir mulighet for ganske spredning i aldre, basert på slagkraterfrekvensen. Hva er miljøene der i dag som er gunstige for astrobiologi? Og hva var miljøene i fortiden? Var de de samme, eller har de endret seg gjennom tiden? Svarene på disse spørsmålene krever nye data.
En annen ting som driver vår interesse for å utforske de galileiske satellittene, prøver å forstå deres geologiske historie. Til en viss grad kan mangfoldet vi ser, fra Io til Europa til Ganymede og Callisto, knyttes til mengden tidevannsenergi som driver systemet. Maksimal tidevannsenergi driver vulkanismen som er så dominerende på Io. På det andre ytterpunktet resulterer svært liten tidevannsenergi på Callisto i bevaring av innslagskrateringsrekorden. Europa og Ganymede er mellom disse to ekstreme tilfellene.
Det totale overflatearealet til de tre iskalde månene til Jupiter (Europa, Ganymede og Callisto) er større enn overflaten til Mars, og tilsvarer faktisk omtrent hele jordoverflaten. Så når vi diskuterer utforskningen av de iskalde galileiske satellittene, er det mye terreng å dekke.
Når det gjelder fremtidig utforskning, la meg dele litt historie. For tre år siden etablerte NASA Prometheus-prosjektet. Prometheus-prosjektet innebærer utvikling av kjernekraft og kjernefysisk fremdrift, noe som ikke har vært vurdert alvorlig på ganske lang tid. Det første oppdraget som ble fløyet i Prometheus-prosjektet var Jupiter Icy Moons Orbiter, eller JIMO. Målet var å utforske de tre iskalde månene i sammenheng med Jupitersystemet. Det var et veldig ambisiøst prosjekt. Tidligere i år ble JIMO kansellert. Men det ser ut som om det kommende år vil bli godkjent en geofysisk orbiter for Europa. De første trinnene for å få det romfartøyet i gang vurderes nå. Europa er en meget høy prioritet for leting, og i anerkjennelse av denne prioriteringen vil sannsynligvis dette oppdraget skje.
Hvorfor er vi så interessert i Europa? Når vi snakker om astrobiologi, vurderer vi de tre ingrediensene for livet: vann, riktig kjemi og energi. Deres tilstedeværelse betyr ikke at livets magiske gnist noen gang skjedde, men det er de tingene vi tror er påkrevd for livet. Og slik jeg skisserte, er alle tre Jupiters isete måner potensielle mål. Men Europa har høyeste prioritet, fordi det ser ut til å ha den maksimale interne energien.
Så, selvfølgelig, først vil vi vite: Er det et hav, ja eller nei?
Så, hva er den tredimensjonale konfigurasjonen av den iskalde skorpen? Vi vet at organismer kan leve i brudd og sprekker i arktisk is. Slike sprekker vil sannsynligvis også være til stede i Europa, og kan være nisjer som er av stor interesse for astrobiologi.
Da ønsker vi å kartlegge de organiske og uorganiske overflatekomposisjonene. Vi ser i dataene som eksisterer i dag at overflaten er heterogen. Det er ikke bare ren is på overflaten. Det er noen områder som ser ut til å være rikere på ikke-iskomponenter enn andre steder. Vi ønsker å kartlegge det materialet.
Vi ønsker også å kartlegge interessante overflatefunksjoner og identifisere stedene som er viktigst for fremtidig leting, inkludert landere.
Da ønsker vi å forstå Europa i sammenheng med Jupiter-miljøet. Hvordan påvirker for eksempel strålingsmiljøet som Jupiter påfører overflatekjemi på Europa?
Til syvende og sist ønsker vi å komme oss ned på overflaten, fordi det er en rekke ting vi bare kan gjøre fra overflaten. Vi har et stort antall data fra Galileo-oppdraget, og håper å ha enda mer fra det potensielle Europa-oppdraget, men det er ekstern sensing av data. Dernest ønsker vi å få en lander på overflaten som kan gjøre noen kritiske målinger av bakken-sannhet, for å plassere data fra fjernfølelse i kontekst. Og innenfor det vitenskapelige samfunnet føler vi at det neste oppdraget til Europa og Jupiter-systemet burde ha en landspakke av noe slag. Men om dette faktisk vil skje eller ikke, følg med!
Opprinnelig kilde: NASA Astrobiology
