Europa. Billedkredit: NASA Klik for større billede
Opdagelsen af, at Jupiters måne Europa sandsynligvis har et koldt, salt hav under sin frosne iskolde skorpe har sat Europa på den korte liste over objekter i vores solsystem, som astrobiologer gerne vil undersøge nærmere. På Earth System Processes II-konferencen i Calgary, Canada, holdt Ron Greeley, planetgeolog og professor i geologi ved Arizona State University i Phoenix, Arizona, et foredrag, der opsummerede, hvad der er kendt om Jupiter og dets måner, og hvad der stadig skal opdages .
Der har været seks rumfartøjer, der har udforsket Jupiter-systemet. De første to var Pioneer-rumfartøjer i 1970'erne, der fløj af Jupiter-systemet og gjorde nogle korte observationer. Disse blev fulgt af rumfartøjet Voyager I og II, som gav os vores første detaljerede visninger af de galileiske satellitter. Men det meste af de oplysninger, vi har, kommer fra Galileo-missionen. For nylig var der en flyby af Cassini-rumfartøjet, der gik af Jupiter og gjorde observationer på vej til Saturn, hvor det i øjeblikket er i drift. Men næsten alt, hvad vi kender til geologien i Jupiter-systemet, og især de galileiske satellitter (Io, Europa, Ganymede og Callisto), kom fra Galileo-missionen. Galileo gav os et utroligt væld af information, som vi stadig er i færd med at analysere i dag.
Der er fire galileiske satellitter. Io, den inderste, er vulkanisk det mest aktive objekt i solsystemet. Det henter sin indre energi fra tidevandsspænding i det indre, da det skubbes mellem Europa og Jupiter. Den eksplosive vulkanisme, vi ser der, er meget imponerende. Der er huler, der skubbes ud cirka 200 kilometer over overfladen. Vi ser også effusiv vulkanisme i form af lavastrømme, der bryder ud på overfladen. Disse er meget høje temperaturer, meget væskestrømme. På Io ser vi disse strømninger strække sig hundreder af kilometer over overfladen.
Alle de galileiske satellitter er i elliptiske kredsløb, hvilket betyder, at de undertiden er tættere på Jupiter, andre gange er de længere væk, og de bliver trukket af deres naboer. Det genererer intern friktion til tilstrækkelige niveauer, når det gælder Io, til at smelte det indre og "drive" vulkanerne. De samme processer finder sted på Europa. Og der er mulighed for, at silikatvulkanisme finder sted under den iskolde skorpe på Europa.
Ganymede er den største satellit i solsystemet. Det har en ydre iskald. Vi tror, at det har et underishav med flydende vand over en silikatkerne og måske en lille indre metallisk kerne. Ganymede er blevet udsat for geologiske processer siden dannelsen. Det har en kompleks historie, domineret af tektoniske processer. Vi ser en kombination af meget gamle funktioner og meget unge funktioner. Vi kan se komplekse fakturemønstre på dens overflade, der krydser ældre brudmønstre. Overfladen er brudt i blokke, der er skiftet rundt på det overordnede, tilsyneladende flydende, indre. Vi ser også konsekvenshistorien fra perioden med tidlig bombardement. Unscrambling af den tektoniske historie af Ganymedes er et arbejde i processen.
Callisto er den yderste af de galileiske satellitter. Det er også blevet udsat for påvirkningsbombardement, hvilket afspejler den tidlige akkretionshistorie for solsystemet generelt og Jupiter-systemet i særdeleshed. Overfladen domineres af kratere i alle størrelser. Men vi blev overrasket over den tilsyneladende mangel på meget små slagkratere. Vi ser meget små påvirkningskrater på dets nabo, Ganymede; vi ser dem ikke på Callisto. Der er nogle processer, vi tror, det er at slette de små kratere - men kun i udvalgte områder på månen. Dette er et mysterium, der ikke er løst: Hvad er processen, der fjerner de små kratere i nogle områder, eller alternativt kan de måske ikke have dannet sig der af en eller anden grund til at begynde med? Igen er dette et emne for løbende forskning.
Jeg vil dog først og fremmest tale om Europa. Europa handler om størrelsen på Jordens måne. Det er primært et silikatobjekt, men det har en ydre skal af H2O, hvis overflade er frosset. Den samlede mængde vand, der dækker dets indre silikat, overstiger alt vandet på Jorden. Overfladen på dette vand er frosset. Spørgsmålet er: Hvad er der under den frosne skal? Er der fast is helt til bunden, eller er der et flydende hav? Vi tror, at der er flydende vand under den iskolde skorpe, men det ved vi ikke rigtig. Vores ideer er baseret på modeller, og som alle modeller er de genstand for videre undersøgelse.
Årsagen til, at vi tror, at der er et flydende hav på Europa, er fra opførslen af det inducerede magnetfelt omkring Europa, der blev målt ved magnetometeret på Galileo. Jupiter har et enormt magnetfelt. Det inducerer til gengæld et magnetfelt, ikke kun på Europa, men også på Ganymede og Callisto. Den måde, hvorpå det inducerede magnetiske felt opfører sig, stemmer overens med tilstedeværelsen af et salt, flydende hav under jorden, ikke kun på Europa, men også på Ganymede og Callisto.
Vi ved, at overfladen er vandis. Vi ved, at der er ikke-iskomponenter til stede, som inkluderer forskellige salte. Og vi ved, at overfladen er behandlet geologisk: den er brudt, helet, brudt gentagne gange. Vi ser også relativt få slagkratere på overfladen. Det indikerer, at overfladen er geologisk ung. Europa kunne endda være geologisk aktiv i dag. Især billeder af en region viser en overflade, der er blevet hårdt brudt op. De iskolde plader er blevet brudt fra hinanden og flyttet til nye positioner. Materiale har oozed mellem revnerne, derefter tilsyneladende frosset, og vi tror, at dette kunne være et af de steder, hvor der var opvoksende materiale, måske drevet af den tidevandsopvarmning, jeg talte om tidligere.
Vi har en tendens til at glemme omfanget af ting i planetariske videnskaber. Men disse iskolde blokke er enorme. Når vi tænker på fremtidig efterforskning, vil vi gerne komme ned på overfladen og foretage visse nøglemålinger. Så vi er nødt til at tænke på rumfartøjssystemer, der kan lande i denne slags terræn. Fordi det er disse steder, der kan have materiale, der stammer fra under isen, er de den højeste prioritet for efterforskning. Og alligevel, som det ofte er tilfældet i planetarisk efterforskning, er de mest interessante steder de sværeste at komme til.
Så hvad vil vi gerne vide? Det første og mest grundlæggende er "havbegrebet." Eksisterer flydende vand eller ej? Er isskallen tyk eller tynd? Hvis der er et hav der, hvor tyk er den iskolde skorpe? Dette er meget vigtigt at vide, når vi tænker på at udforske et muligt flydende hav på Europa: Hvis vi ønsker at komme ind i havet, hvor dybt skal vi gå gennem isen? Hvad er overfladens alder? Vi siger "ung", men det er kun et relativt udtryk. Er det tusinder, hundreder af tusinder, millioner eller endda milliarder af år gamle? Modellerne giver mulighed for en ganske spredning i aldre, baseret på slagkraterfrekvensen. Hvilke miljøer er der i dag, der er gunstige for astrobiologi? Og hvad var miljøerne i fortiden? Var de ens, eller har de ændret sig gennem tiden? Svarene på disse spørgsmål kræver nye data.
En anden ting, der får vores interesse i at udforske de galileiske satellitter, er at forsøge at forstå deres geologiske historie. I en vis udstrækning kan den mangfoldighed, vi ser, fra Io til Europa til Ganymede og Callisto, knyttes til den mængde tidevandsenergi, der driver systemet. Maksimal tidevandsenergi driver den vulkanisme, der er så dominerende for Io. På den anden ekstreme måde resulterer meget lidt tidevandsenergi på Callisto i bevarelsen af påvirkningen af kraterpladsen. Europa og Ganymede er mellem disse to ekstreme tilfælde.
Det samlede overfladeareal for de tre iskolde måner fra Jupiter (Europa, Ganymede og Callisto) er større end Mars-overfladearealet, og faktisk svarer det til hele jordens overflade. Så når vi diskuterer udforskningen af de iskalde galileiske satellitter, er der meget terræn at dække.
Med hensyn til fremtidig efterforskning, lad mig dele en lille historie. For tre år siden etablerede NASA Prometheus-projektet. Prometheus-projektet involverer udvikling af atomkraft og nuklear fremdrift, noget som ikke var blevet betragtet alvorligt i ganske lang tid. Den første mission, der blev fløjet i Prometheus-projektet, var Jupiter Icy Moons Orbiter eller JIMO. Målet var at udforske de tre iskolde måner inden for rammerne af Jupitersystemet. Det var et meget ambitiøst projekt. Tidligere i år blev JIMO annulleret. Men det ser ud til, at der i det kommende år vil blive godkendt en geofysisk orbiter til Europa. De første trin til at komme dette rumfartøj i gang overvejes nu. Europa er en meget høj prioritet for efterforskning, og i erkendelse af denne prioritering vil denne mission sandsynligvis ske.
Hvorfor er vi så interesserede i Europa? Når vi taler om astrobiologi, overvejer vi de tre ingredienser i livet: vand, den rigtige kemi og energi. Deres tilstedeværelse betyder ikke, at livets magiske gnist nogensinde er sket, men det er de ting, som vi mener er nødvendige for livet. Og som jeg skitserede, er alle tre af Jupiters iskolde måner potentielle mål. Men Europa er den højeste prioritet, fordi det ser ud til at have den maksimale interne energi.
Så selvfølgelig vil vi først gerne vide: Er der et hav, ja eller nej?
Så hvad er den tredimensionelle konfiguration af den iskolde skorpe? Vi ved, at organismer kan leve i brud og revner i arktisk is. Sådanne revner er sandsynligvis også til stede i Europa og kan være nicher, der er af stor interesse for astrobiologi.
Derefter vil vi kortlægge de organiske og uorganiske overfladekompositioner. Vi ser i de data, der findes i dag, at overfladen er heterogen. Det er ikke kun ren is på overfladen. Der er nogle områder, der ser ud til at være rigere på ikke-iskomponenter end andre steder. Vi vil kortlægge det materiale.
Vi ønsker også at kortlægge interessante overfladefunktioner og identificere de steder, der er mest vigtige for fremtidig efterforskning, inklusive landere.
Derefter ønsker vi at forstå Europa i sammenhæng med Jupiter-miljøet. Hvordan påvirker f.eks. Det strålingsmiljø, der er pålagt af Jupiter, overfladekemi i Europa?
I sidste ende ønsker vi at komme ned på overfladen, fordi der er en række ting, som vi kun kan gøre fra overfladen. Vi har et stort væld af data fra Galileo-missionen, og håber at have endnu mere fra den potentielle Europa-mission, men det er fjernfølende data. Dernæst ønsker vi at få en lander på overfladen, der kan foretage nogle kritiske målinger af jord-sandhed, for at placere data, der har fjernfølning, i kontekst. Og så inden for det videnskabelige samfund føler vi, at den næste mission til Europa og Jupiter-systemet burde have en landet pakke af en eller anden art. Men uanset om dette rent faktisk vil ske eller ej, hold dig opdateret!
Original kilde: NASA Astrobiology
