Europa. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Die Entdeckung, dass Jupiters Mond Europa höchstwahrscheinlich einen kalten, salzigen Ozean unter seiner gefrorenen Eiskruste hat, hat Europa auf die kurze Liste der Objekte in unserem Sonnensystem gesetzt, die Astrobiologen gerne weiter untersuchen würden. Auf der Konferenz Earth System Processes II in Calgary, Kanada, hielt Ron Greeley, Planetengeologe und Professor für Geologie an der Arizona State University in Phoenix, Arizona, einen Vortrag, in dem er zusammenfasste, was über Jupiter und seine Monde bekannt ist und was noch zu entdecken ist .
Es gab sechs Raumschiffe, die das Jupiter-System erforscht haben. Die ersten beiden waren Pionier-Raumschiffe in den 1970er Jahren, die mit dem Jupiter-System flogen und einige kurze Beobachtungen machten. Es folgten die Raumschiffe Voyager I und II, die uns unsere ersten detaillierten Ansichten der galiläischen Satelliten gaben. Die meisten Informationen stammen jedoch aus der Galileo-Mission. In jüngerer Zeit gab es einen Vorbeiflug an der Cassini-Raumsonde, die an Jupiter vorbeifuhr und Beobachtungen auf dem Weg zum Saturn machte, wo sie derzeit in Betrieb ist. Aber fast alles, was wir über die Geologie des Jupiter-Systems wissen, und insbesondere die galiläischen Satelliten (Io, Europa, Ganymed und Callisto), stammten aus der Galileo-Mission. Galileo hat uns eine unglaubliche Fülle von Informationen gegeben, die wir heute noch analysieren.
Es gibt vier galiläische Satelliten. Io, das Innerste, ist vulkanisch das aktivste Objekt im Sonnensystem. Es bezieht seine innere Energie aus Gezeitenstress im Inneren, während es zwischen Europa und Jupiter gedrückt wird. Der explosive Vulkanismus, den wir dort sehen, ist sehr beeindruckend. Es gibt Federn, die etwa 200 Kilometer über der Oberfläche ausgestoßen werden. Wir sehen auch einen überschwänglichen Vulkanismus in Form von Lavaströmen, die auf die Oberfläche ausbrechen. Dies sind sehr flüssige, sehr flüssige Strömungen. Auf Io sehen wir diese Flüsse, die sich über Hunderte von Kilometern über die Oberfläche erstrecken.
Alle galiläischen Satelliten befinden sich in elliptischen Bahnen, was bedeutet, dass sie manchmal näher am Jupiter sind, manchmal weiter entfernt und von ihren Nachbarn gedrückt und gezogen werden. Dies erzeugt im Fall von Io eine innere Reibung in ausreichendem Maße, um das Innere zu schmelzen und die Vulkane zu „treiben“. Die gleichen Prozesse finden auf Europa statt. Und es besteht die Möglichkeit, dass unter der eisigen Kruste auf Europa ein Silikatvulkanismus stattfindet.
Ganymed ist der größte Satellit im Sonnensystem. Es hat eine äußere eisige Schale. Wir denken, dass es einen Untereisozean aus flüssigem Wasser über einem Silikatkern und vielleicht einem kleinen inneren Metallkern hat. Ganymed ist seit seiner Gründung geologischen Prozessen ausgesetzt. Es hat eine komplexe Geschichte, die von tektonischen Prozessen dominiert wird. Wir sehen eine Kombination aus sehr alten und sehr jungen Merkmalen. Wir können komplexe Fakturmuster auf seiner Oberfläche sehen, die ältere Frakturmuster kreuzen. Die Oberfläche ist in Blöcke zerbrochen, die im übergeordneten, scheinbar flüssigen Innenraum verschoben wurden. Wir sehen auch die Auswirkungsgeschichte aus der Zeit des frühen Bombardements. Das Entschlüsseln der tektonischen Geschichte von Ganymed ist in Arbeit.
Callisto ist der äußerste der galiläischen Satelliten. Auch es wurde einem Aufprallbombardement ausgesetzt, das die frühe Akkretionsgeschichte des Sonnensystems im Allgemeinen und des Jupiter-Systems im Besonderen widerspiegelt. Die Oberfläche wird von Kratern aller Größen dominiert. Wir waren jedoch überrascht über das offensichtliche Fehlen sehr kleiner Einschlagkrater. Wir sehen sehr kleine Einschlagkrater auf seinem Nachbarn Ganymede; Wir sehen sie nicht auf Callisto. Wir glauben, dass es einen Prozess gibt, der die kleinen Krater löscht - aber nur in ausgewählten Gebieten auf dem Mond. Dies ist ein Rätsel, das nicht gelöst wurde: Was ist der Prozess, bei dem die winzigen Krater in einigen Gebieten entfernt werden, oder alternativ könnten sie sich aus irgendeinem Grund dort nicht gebildet haben? Auch dies ist ein Thema der laufenden Forschung.
Worüber ich jedoch in erster Linie sprechen möchte, ist Europa. Europa ist ungefähr so groß wie der Mond der Erde. Es ist in erster Linie ein Silikatobjekt, hat jedoch eine äußere Hülle aus H2O, deren Oberfläche gefroren ist. Das Gesamtwasservolumen, das sein Silikatinnere bedeckt, übersteigt das gesamte Wasser auf der Erde. Die Oberfläche dieses Wassers ist gefroren. Die Frage ist: Was ist unter dieser gefrorenen Schale? Gibt es festes Eis bis zum Grund oder gibt es einen flüssigen Ozean? Wir glauben, dass sich unter der eisigen Kruste flüssiges Wasser befindet, aber das wissen wir nicht genau. Unsere Ideen basieren auf Modellen und werden wie alle Modelle weiter untersucht.
Der Grund, warum wir glauben, dass es auf Europa einen flüssigen Ozean gibt, ist das Verhalten des induzierten Magnetfelds um Europa, das mit dem Magnetometer auf Galileo gemessen wurde. Jupiter hat ein enormes Magnetfeld. Es wiederum induziert ein Magnetfeld, nicht nur auf Europa, sondern auch auf Ganymed und Callisto. Die Art und Weise, wie sich das induzierte Magnetfeld verhält, stimmt mit dem Vorhandensein eines unterirdischen salzigen flüssigen Ozeans überein, nicht nur auf Europa, sondern auch auf Ganymed und Callisto.
Wir wissen, dass die Oberfläche Wassereis ist. Wir wissen, dass Nicht-Eis-Komponenten vorhanden sind, zu denen verschiedene Salze gehören. Und wir wissen, dass die Oberfläche geologisch bearbeitet wurde: Sie wurde wiederholt gebrochen, geheilt und aufgebrochen. Wir sehen auch relativ wenige Einschlagkrater an der Oberfläche. Dies weist darauf hin, dass die Oberfläche geologisch jung ist. Europa könnte heute sogar geologisch aktiv sein. Insbesondere Bilder einer Region zeigen eine stark zerbrochene Oberfläche. Die eisigen Platten wurden auseinandergebrochen und in neue Positionen gebracht. Material ist zwischen den Rissen durchgesickert und dann anscheinend gefroren, und wir glauben, dass dies einer der Orte sein könnte, an denen sich aufsteigendes Material befand, möglicherweise angetrieben durch die Gezeitenerwärmung, über die ich zuvor gesprochen habe.
Wir neigen dazu, das Ausmaß der Dinge in den Planetenwissenschaften zu vergessen. Aber diese eisigen Blöcke sind riesig. Wenn wir über zukünftige Explorationen nachdenken, möchten wir an die Oberfläche gehen und bestimmte Schlüsselmessungen durchführen. Wir müssen also über Raumfahrzeugsysteme nachdenken, die in dieser Art von Gelände landen könnten. Da an diesen Orten möglicherweise Material von unterhalb des Eises stammt, haben sie für die Erkundung höchste Priorität. Und doch sind, wie so oft bei der Erforschung von Planeten, die interessantesten Orte am schwierigsten zu erreichen.
Was möchten wir also wissen? Das erste und grundlegendste ist der „Ozeanbegriff“. Existiert flüssiges Wasser oder nicht? Ist die Eisschale dick oder dünn? Wenn es dort einen Ozean gibt, wie dick ist diese eisige Kruste? Dies ist sehr wichtig zu wissen, wenn wir über die Erforschung eines möglichen flüssigen Ozeans auf Europa nachdenken: Wenn wir in den Ozean gelangen wollen, wie tief müssen wir durch das Eis gehen? Wie alt ist die Oberfläche? Wir sagen "jung", aber das ist nur ein relativer Begriff. Ist es Tausende, Hunderttausende, Millionen oder sogar Milliarden Jahre alt? Die Modelle ermöglichen eine zeitliche Streuung, basierend auf der Häufigkeit der Einschlagkrater. Welche Umgebungen sind heute für die Astrobiologie günstig? Und wie war die Umgebung in der Vergangenheit? Waren sie gleich oder haben sie sich im Laufe der Zeit verändert? Die Antworten auf diese Fragen erfordern neue Daten.
Eine andere Sache, die unser Interesse an der Erforschung der galiläischen Satelliten weckt, ist der Versuch, ihre geologische Geschichte zu verstehen. Bis zu einem gewissen Grad kann die Vielfalt, die wir von Io über Europa bis Ganymed und Callisto sehen, mit der Menge an Gezeitenenergie zusammenhängen, die das System antreibt. Maximale Gezeitenenergie treibt den Vulkanismus an, der auf Io so dominant ist. Im anderen Extremfall führt sehr wenig Gezeitenenergie auf Callisto dazu, dass die Aufzeichnung der Einschlagkrater erhalten bleibt. Europa und Ganymed liegen zwischen diesen beiden Extremfällen.
Die Gesamtoberfläche der drei eisigen Monde des Jupiter (Europa, Ganymed und Callisto) ist größer als die Oberfläche des Mars und entspricht in etwa der gesamten Landoberfläche der Erde. Wenn wir also über die Erforschung der eisigen galiläischen Satelliten sprechen, gibt es viel zu tun.
Lassen Sie mich für die zukünftige Erforschung ein wenig Geschichte erzählen. Vor drei Jahren gründete die NASA das Prometheus-Projekt. Das Prometheus-Projekt beinhaltet die Entwicklung von Atomkraft und Atomantrieb, was seit einiger Zeit nicht mehr ernsthaft in Betracht gezogen wurde. Die erste Mission, die im Prometheus-Projekt geflogen wurde, war der Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO). Ziel war es, die drei eisigen Monde im Kontext des Jupiter-Systems zu erkunden. Es war ein sehr ehrgeiziges Projekt. Nun, Anfang dieses Jahres wurde JIMO abgesagt. Es sieht jedoch so aus, als ob im kommenden Jahr die Genehmigung für einen geophysikalischen Orbiter für Europa erteilt wird. Die ersten Schritte, um dieses Raumschiff in Gang zu bringen, werden jetzt in Betracht gezogen. Europa hat für die Erkundung eine sehr hohe Priorität, und in Anerkennung dieser Priorität wird diese Mission wahrscheinlich stattfinden.
Warum interessieren wir uns so für Europa? Wenn wir über Astrobiologie sprechen, betrachten wir die drei Bestandteile des Lebens: Wasser, die richtige Chemie und Energie. Ihre Anwesenheit bedeutet nicht, dass der magische Funke des Lebens jemals passiert ist, aber das sind die Dinge, von denen wir glauben, dass sie für das Leben erforderlich sind. Wie ich bereits dargelegt habe, sind alle drei eisigen Monde des Jupiter potenzielle Ziele. Aber Europa hat höchste Priorität, weil es die maximale innere Energie zu haben scheint.
Also möchten wir natürlich zuerst wissen: Gibt es einen Ozean, ja oder nein?
Wie ist dann die dreidimensionale Konfiguration der Eiskruste? Wir wissen, dass Organismen in Brüchen und Rissen im arktischen Eis leben können. Solche Risse sind wahrscheinlich auch auf Europa vorhanden und könnten Nischen sein, die für die Astrobiologie von großem Interesse sind.
Dann wollen wir die organischen und anorganischen Oberflächenzusammensetzungen abbilden. Wir sehen in den heute vorhandenen Daten, dass die Oberfläche heterogen ist. Es ist nicht nur reines Eis an der Oberfläche. Es gibt einige Gebiete, die reich an Nicht-Eis-Komponenten zu sein scheinen als andere Orte. Wir wollen dieses Material abbilden.
Wir möchten auch interessante Oberflächenmerkmale kartieren und die Orte identifizieren, die für zukünftige Erkundungen am wichtigsten sind, einschließlich Lander.
Dann wollen wir Europa im Kontext der Jupiter-Umgebung verstehen. Wie wirkt sich beispielsweise die von Jupiter auferlegte Strahlungsumgebung auf die Oberflächenchemie auf Europa aus?
Letztendlich wollen wir auf die Oberfläche kommen, weil es eine Reihe von Dingen gibt, die wir nur von der Oberfläche aus tun können. Wir haben eine große Fülle von Daten aus der Galileo-Mission und hoffen, noch mehr von der potenziellen Europa-Mission zu haben, aber es handelt sich um Fernerkundungsdaten. Als nächstes wollen wir einen Lander auf die Oberfläche bringen, der einige kritische Messungen der Bodenwahrheit durchführen kann, um die Fernerkundungsdaten in einen Kontext zu stellen. Wir sind der Meinung, dass die nächste Mission nach Europa und zum Jupiter-System innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft ein gelandetes Paket haben sollte. Aber ob dies tatsächlich passieren wird oder nicht, bleiben Sie dran!
Ursprüngliche Quelle: NASA Astrobiology
