NASA er allerede ved at bygge deres næste rumsonde til Jupiter. Den har fået navnet Europa Clipper, fordi opgaven er at undersøge Jupiters måne Europa.
Europa er en isdækket måne, der er lidt mindre end vor egen måne. Det specielle ved Europa er, at meget tyder på, at der under det flere kilometer tykke islag findes et måske 100 kilometer dybt hav.
Den virkelige opgave for Europa Clipper er at undersøge dette hav, hvor man mener, der skulle være gode muligheder for at lede efter liv. Efter de nuværende planer skal Europa Clipper opsendes i 2022.
Hele projektet er en enorm teknisk udfordring, dels fordi havet er helt skjult af is, og dels fordi Europa er en meget vanskelig måne at besøge.
Europa er i et dødeligt strålingbælte
Den oplagte måde at udforske havet på er naturligvis at lande på Europa, bore et hul i isen og så sende en undervandsbåd ned i havet og se på, om der mon svømmer noget rundt dernede.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 40 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Det er desværre umuligt med den teknik, vi råder over i dag – men hvis Europa Clipper finder tegn på, at der kan være liv, så kan det godt være, at vi sender en undervandsbåd afsted, når teknikken er parat om måske 30 år.
Europa Clipper må gå til opgaven på en helt anden måde. Rumsonden må nøjes med at betragte Europa fra afstand, og det skyldes Jupiters meget kraftige strålingsbælter.
\ Læs mere
Ganske vist er afstanden fra Europa til Jupiter på 670.000 kilometer betydeligt større end Månens afstand til Jorden, men det ændrer intet ved den kendsgerning, at Europa befinder sig i en stråling, der ikke bare vil dræbe en astronaut på under en dag, men også er farlig for selv godt beskyttet elektronik ombord på en rumsonde.
Derfor må Europa Clipper kredse i en ganske aflang bane om Jupiter, der kun med mellemrum bringer den i nærheden af Europa, som den så farer forbi på et par timer med stor fart.
I alt 45 gange skal Europa Clipper fare forbi den isdækkede måne, og det skal ske i afstande fra 2.700 km og helt ned til bare 16 km. Mellem hvert besøg har rumsonden 7-10 dage til ‘at køle af’ i stor afstand fra Jupiter og så bruge denne tid til at sende data tilbage til Jorden.
En måne med hemmeligheder
Allerede da Voyager 1 som den første rumsonde fløj forbi Europa i 1979, opdagede man, at denne måne var noget for sig selv.
Den er dækket af is ved en temperatur på -150 grader og mangler næsten helt alle de meteorkratere, som stort set alle andre måner har. Alene det viste, at Europa ikke er en helt død klode.
Den rammes naturligvis også af meteorer fra tid til anden, så manglen på kratere viser, at der er en geologisk aktivitet, som fjerner kraterne igen. Det var lidt overraskende, netop fordi Europa er lidt mindre end vor egen Måne, som jo geologisk set er en ret død klode.
Forklaringen måtte være tidevandskræfter fra Jupiter og nabomånerne. Herude nær Jupiter er disse kræfter meget stærke – således skaber de en meget kraftig vulkansk aktivitet på nabomånen Io.
Kan der være liv i Europas have?
Langsomt fik man opbygget en model af Europa, som især er baseret på målinger fra rumsonden Galileo.
Samtidig opdagede man, at Europas overflade ikke alle steder er helt hvid. Mange steder er der et lag af noget rødbrunt stof, som i hvert fald ikke er is. Den mest populære teori er, at der er tale om organiske stoffer, de såkaldte tholiner, som stammer fra havet og er kommet op til overfladen gennem revner og sprækker i isen. Ude på overfladen omdanner den stærke stråling så de organiske stoffer til det rødlige tholin.
Og så var det klart, at biologerne blev interesserede: Et muligvis 100 kilometer dybt hav og organiske stoffer kunne måske være et tegn på en eller anden form for liv i havet.
Desuden skulle tidevandskræfterne være stærke nok til at skabe en eller anden form for undersøisk vulkanisme – måske noget i retning af de ‘smokers’, vi kender som små biologiske oaser på havbunden her på Jorden.
Så i flere år har forskerne været yderst interesserede i at vende tilbage til Europa for at finde ud af, hvad der gemmer sig under isen. Det er så netop denne opgave, som NASAs Europa Clipper skal tage sig af.
Europa mangler gejsere
Europa er ikke helt enestående i vort solsystem. Omkring Saturn kredser den lille måne Enceladus, hvor et isdække også skjuler et hav.
Denne måne har rumsonden Cassini udforsket godt og grundigt, især fordi man hurtigt opdagede, at der var nogle store revner i isdækket, hvorfra store gejsere slynger vand fra havet mange hundrede kilometer ud i rummet. Det var derfor oplagt at lade Cassini flyve gennem disse gejsere for på den måde at finde ud af, hvilke stoffer der findes i havet.
Cassini gjorde et godt job, men desværre var den ikke udstyret med de helt rigtige instrumenter til netop den opgave – simpelthen fordi man ikke kendte til gejserne, da Cassini blev opsendt.
Gejserne på Enceladus er i konstant aktivitet, og håbet var naturligvis, at også Europa ville have gejsere. Rumteleskopet Hubble har prøvet at se godt efter, og to gange blev der opdaget noget, der kunne minde om gejsere.
Det eneste, vi i dag kan sige, er, at hvis der findes gejsere på Europa, så er de både meget mindre og også meget mere sjældne end på Enceladus.
Avancerede instrumenter skal hjælpe
De manglende gejsere gør opgaven meget vanskeligere for Europa Clipper, og det har derfor været nødvendigt at gå nye veje.
Især fire specialbyggede instrumenter skulle kunne lære os lidt om havet på Europa. To af disse instrumenter, MISE og REASON, prøver at studere havet ved at se på den isdækkede overflade.
- MISE står for Mapping Imaging Spectrometer for Europa. Det er, som navnet antyder, et spektrometer. Det arbejder mest i det infrarøde område, og opgaven er dels at undersøge tholinen, men også at lede efter mulige aminosyrer på overfladen. Det er nu ingen helt let opgave, da den meget stærke stråling har splittet mange molekyler op i mindre dele.
- REASON er en radar, som kan se et stykke ned under overfladen. Om REASON kan se helt ned til grænsen mellem isdække og hav er ikke sandsynligt, men der skulle være gode muligheder for at finde ‘lommer’ af vand, som gemmer sig inde i selve isdækket.
Disse lommer kan være en vigtig forbindelse mellem stoffer på overfladen og havet dybere nede og gode steder at lede efter liv. Lommerne er jo beskyttet af isen mod den værste stråling og har muligvis kontakt til selve havet og vigtigst: Sådanne lommer er meget lettere at udforske end havet meget dybere nede.
En genvej til havet
Selv uden store gejsere er der dog muligheder for at observere havet – selv om det bliver indirekte.
Europa har ingen atmosfære og en tyngdekraft, der er mindre end 1/7 af Jordens tyngdekraft. Det kan ikke undgås, at det damper lidt fra den isdækkede overflade, og desuden kan strålingen fra Jupiters strålingsbælter nå helt ned til overfladen og her slå molekyler og atomer løs fra overfladen.
\ Læs mere
Da isen jo stammer fra havet, vil en kemisk analyse af molekyler fra isen give os vigtige oplysninger om, hvilke stoffer der findes i havet. Disse molekyler findes i de små mængder gas i nærheden af Europa, og det er lige en opgave for instrumentet MASPEX at finde ud af, hvilke molekyler der er tale om.
- MASPEX er et såkaldt massespektrometer, som kan undersøge selv meget små koncentrationer af gas i nærheden af Europa. Bare der hvert sekund udslynges et kilo gas fra Europa (en meget lille mængde), så er det nok til, at MASPEX kan foretage sine målinger.
Princippet er simpelt nok:
- Når instrumentet møder noget gas, så bliver gasmolekylerne beskudt med en elektronstråle. Derved bliver molekylerne ioniseret.
- De taber normalt en elektron og efterlades derfor med en enkelt positiv ladning i overskud.
- Disse ioner kan nu accelereres i et elektrisk felt, med det resultat at de lette molekyler får mere fart på end de tunge.
- Derefter sendes molekylerne ind i et magnetfelt, hvor de afbøjes.
Det er, som om molekylerne ankommer til magnetfeltet ad en enkeltsporet vej og derefter fordeler sig ud på hver sin vejbane afhængig af deres masse (eller mere præcist: Forholdet mellem ladning og masse). Så mangler man bare at tælle molekylerne i hver vejbane.
Det giver meget præcise værdier både for massen og antallet af de forskellige slags molekyler, og derefter er det normalt let at identificere molekylerne.
MASPEX kan klare alt fra ganske tunge organiske molekyler til lette gasser som metan, ammoniak, vanddamp, ilt og kvælstof. Er der bare en mindre mængde organiske molekyler i gassen nær Europa, skal MASPEX nok finde dem.
Rumpartikler kan også give svar
Europa rammes også hele tiden af små meteorer, og når de slår ned, er det sandsynligt, at nedslaget får små partikler fra overfladen til at rive sig løs og blive slynget ud i rummet – takket være den lave tyngdekraft.
Og de partikler tager instrumentet SUDA sig af.
- SUDA er et specialbygget massespektrometer til små partikler og ikke kun til atomer eller molekyler. SUDA vil kræve nogle forbiflyvninger i ret lav højde over Europa.
Vi må nok indrømme, at uanset hvor godt gennemtænkt Europa Clippers instrumenter er, så finder vi ikke liv på den måde, men vi kan komme meget nærmere til at vurdere chancerne for liv.
Stadig en fjern drøm
Det vil nok skuffe mange, at selv Europa Clipper, der trods alt koster et par milliarder dollar, ikke endegyldigt kan besvare spørgsmålet om liv på Europa. Derfor vil Europa Clipper få efterfølgere.
Det næste skridt vil nok blive en Europa Lander, der med lidt held kan arbejde på overfladen et par uger, inden den ødelægges af strålingen.
En sådan en sonde kan helt direkte lede efter biosignaturer – forudsat at landingsstedet er udvalgt med omhu. Men det er nok for meget at håbe på, at man ligefrem finder en frysetørret fisk, som ved et uheld er strandet på overfladen.
Undervandsbåden kommer vi til at vente længe på, alene af den grund at det selv her på Jorden ikke er nogen let opgave at bore sig gennem flere kilometer is. På Europa er problemet langt større, fordi isen ved en temperatur på -150 grader er hård som granit.
Måske bliver løsningen, at man ved hjælp af atomkraft smelter sig vej gennem isen. Og så får vi jo at se, om de mange tegninger af undervandsbåde, der bevæger sig rundt mellem mærkeligt udseende væsner nede i havet, har noget med virkeligheden at gøre.
Det mest sandsynlige er nok, at hvis der nu findes liv i havet på Europa, så er det mikroskopisk liv – og det gør sig jo ikke så godt på en TV-skærm. Men vi får se. Europa kommer nok til at gemme på sine hemmeligheder mange år endnu.
