Αναζητώντας ζωή στα φεγγάρια του Δία: Η αποστολή Europa Clipper

Αυτό το άρθρο παρουσιάστηκε αρχικά στο Η Συνομιλία.

Στις 14 Οκτωβρίου 2024, εκτοξεύτηκε η NASA ένα ρομποτικό διαστημόπλοιο με το όνομα Europa Clipper στα φεγγάρια του Δία. Το Clipper θα φτάσει στο καλυμμένο με πάγο φεγγάρι Jovian Europa το 2030 και θα αφιερώσει αρκετά χρόνια συλλέγοντας και στέλνοντας πολύτιμα δεδομένα σχετικά με την πιθανή κατοικησιμότητα του φεγγαριού πίσω στη Γη.

Το Clipper δεν είναι η μόνη αποστολή που υπογραμμίζει το ενδιαφέρον των ερευνητών για τον Δία και τα φεγγάρια του.

Στις 13 Απριλίου 2023, η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία εκτόξευσε έναν πύραυλο που μετέφερε ένα διαστημόπλοιο με προορισμό τον Δία. Ο Εξερεύνηση παγωμένων φεγγαριών του Δία – ή JUICE – θα περάσει τουλάχιστον τρία χρόνια στα φεγγάρια του Δία μετά την άφιξή του το 2031.

Είμαι πλανητολόγος που μελετά το δομή και εξέλιξη συμπαγών πλανητών και φεγγαριών στο ηλιακό σύστημα.

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους οι συνάδελφοί μου και εγώ ανυπομονούμε να λάβουμε τα δεδομένα που ελπίζουμε ότι η Europa Clipper και η JUICE θα στείλουν πίσω στη Γη τη δεκαετία του 2030. Αλλά ίσως οι πιο συναρπαστικές πληροφορίες θα έχουν να κάνουν με το νερό. Τρία από τα φεγγάρια του Δία – η Ευρώπη, ο Γανυμήδης και η Καλλιστώ – φιλοξενούν μεγάλους, υπόγειους ωκεανούς υγρού νερού που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν τη ζωή.

Γνωρίστε την Ιώ, την Ευρώπη, τον Γανυμήδη και την Καλλιστώ

Ο Δίας έχει δεκάδες φεγγάρια. Τέσσερα από αυτά ιδιαίτερα ενδιαφέρουν τους πλανητολόγους.

Η Ιώ, η Ευρώπη, ο Γανυμήδης και η Καλλιστώ είναι, όπως η Σελήνη της Γης, σχετικά μεγάλοι, σφαιρικοί πολύπλοκοι κόσμοι. Δύο προηγούμενες αποστολές της NASA έστειλαν διαστημόπλοια σε τροχιά γύρω από το σύστημα του Δία και συνέλεξαν δεδομένα για αυτά τα φεγγάρια. Ο αποστολή Galileo περιστράφηκε γύρω από τον Δία από το 1995 έως το 2003 και οδήγησε σε γεωλογικές ανακαλύψεις και στα τέσσερα μεγάλα φεγγάρια. Ο Αποστολή Juno βρίσκεται ακόμα σε τροχιά γύρω από τον Δία σήμερα και έχει προσφέρει στους επιστήμονες μια άνευ προηγουμένου άποψη για τη σύνθεση, τη δομή και το διαστημικό περιβάλλον του Δία.

Αυτές οι αποστολές και άλλες παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι η Ιώ, ο πλησιέστερος από τους τέσσερις στον πλανήτη υποδοχής της, είναι βουητό με γεωλογική δραστηριότητασυμπεριλαμβανομένων των λιμνών λάβας, των ηφαιστειακών εκρήξεων και των τεκτονικά σχηματισμένων βουνών. Αλλά δεν φιλοξενεί μεγάλες ποσότητες νερού.

Η Ευρώπη, ο Γανυμήδης και η Καλλιστώ, αντίθετα, έχουν παγωμένα τοπία. Η επιφάνεια της Ευρώπης είναι μια παγωμένη χώρα των θαυμάτων με μια νέα αλλά πολύπλοκη ιστορία, πιθανώς να περιλαμβάνει παγωμένα ανάλογα των τεκτονικών πλακών και των ηφαιστείων. Ο Γανυμήδης, το μεγαλύτερο φεγγάρι σε ολόκληρο το ηλιακό σύστημα, είναι μεγαλύτερο από τον Ερμή και έχει το δικό του μαγνητικό πεδίο που παράγεται εσωτερικά από έναν υγρό μεταλλικό πυρήνα. Η Καλλιστώ εμφανίζεται κάπως αδρανής σε σύγκριση με τις άλλες, αλλά χρησιμεύει ως πολύτιμη χρονοκάψουλα ενός αρχαίου παρελθόντος που δεν είναι πλέον προσβάσιμο στις νεανικές επιφάνειες της Ευρώπης και της Ιώ.

Το πιο συναρπαστικό από όλα: η Ευρώπη, ο Γανυμήδης και η Καλλιστώ σχεδόν σίγουρα διαθέτουν υπόγειοι ωκεανοί υγρού νερού.

Κόσμοι των ωκεανών

Η Ευρώπη, ο Γανυμήδης και η Καλλιστώ έχουν ψυχρές επιφάνειες που είναι εκατοντάδες βαθμούς κάτω από το μηδέν. Σε αυτές τις θερμοκρασίες, ο πάγος συμπεριφέρεται σαν συμπαγής πέτρα.

Αλλά ακριβώς όπως η Γηόσο πιο βαθιά υπογείως πηγαίνετε σε αυτά τα φεγγάρια, τόσο πιο ζεστό γίνεται. Κατεβείτε αρκετά κάτω και τελικά φτάσετε στη θερμοκρασία όπου ο πάγος λιώνει σε νερό. Το πόσο ακριβώς προς τα κάτω συμβαίνει αυτή η μετάβαση σε κάθε φεγγάρι είναι α αντικείμενο συζήτησης που οι επιστήμονες ελπίζουν να επιλύσουν με το JUICE και το Europa Clipper. Ενώ τα ακριβή βάθη είναι ακόμα αβέβαια, οι επιστήμονες είναι βέβαιοι ότι αυτοί οι ωκεανοί υπάρχουν.

Η καλύτερη απόδειξη αυτών των ωκεανών προέρχεται από το μαγνητικό πεδίο του Δία. Το αλμυρό νερό είναι ηλεκτρικά αγώγιμο. Καθώς λοιπόν αυτά τα φεγγάρια ταξιδεύουν μέσα από το μαγνητικό πεδίο του Δία, αυτά δημιουργούν ένα δευτερεύον, μικρότερο μαγνητικό πεδίο που σηματοδοτεί στους ερευνητές την παρουσία ενός υπόγειου ωκεανού. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι πλανητολόγοι μπόρεσαν να δείξουν ότι οι τρεις τα φεγγάρια περιέχουν υπόγειους ωκεανούς. Και αυτοί οι ωκεανοί δεν είναι μικροί – ο ωκεανός της Ευρώπης από μόνος του μπορεί να έχει περισσότερα από διπλασιάσει το νερό όλων των ωκεανών της Γης μαζί.

Ένα προφανές και δελεαστικό επόμενο ερώτημα είναι εάν αυτοί οι ωκεανοί μπορούν να υποστηρίξουν εξωγήινη ζωή. Το υγρό νερό είναι ένα σημαντικό κομμάτι αυτού που κάνει έναν κατοικήσιμο κόσμο, αλλά απέχει πολύ από τη μοναδική απαίτηση για ζωή. Η ζωή χρειάζεται επίσης ενέργεια και ορισμένες χημικές ενώσεις εκτός από το νερό να ανθίσει. Επειδή αυτοί οι ωκεανοί είναι κρυμμένοι κάτω από μίλια συμπαγούς πάγου, το φως του ήλιου και η φωτοσύνθεση είναι έξω. Αλλά είναι πιθανό άλλες πηγές να παρέχουν τα απαραίτητα συστατικά.

Στην Ευρώπη, για παράδειγμα, ο ωκεανός σε υγρό νερό επικαλύπτει ένα βραχώδες εσωτερικό. Αυτός ο βραχώδης πυθμένας θα μπορούσε να παρέχει ενέργεια και χημικά μέσα από υποβρύχια ηφαίστεια που θα μπορούσαν να κάνουν τον ωκεανό της Ευρώπης κατοικήσιμο. Αλλά είναι επίσης πιθανό ο ωκεανός της Ευρώπης να είναι ένα στείρο, αφιλόξενο μέρος – οι επιστήμονες χρειάζονται περισσότερα δεδομένα για να απαντήσουν σε αυτά τα ερωτήματα.

Επικείμενες αποστολές από την ESA και τη NASA

Το Europa Clipper και το JUICE έχουν δημιουργηθεί για να παρέχουν στους επιστήμονες πληροφορίες που αλλάζουν το παιχνίδι σχετικά με την πιθανή κατοικησιμότητα των φεγγαριών του Δία. Ενώ και οι δύο αποστολές θα συγκεντρώσουν δεδομένα για πολλά φεγγάρια, το JUICE θα αφιερώσει χρόνο σε τροχιά και εστίαση στον Γανυμήδη και το Europa Clipper θα πραγματοποιήσει δεκάδες κοντινές πτήσεις της Ευρώπης.

Και τα δύο διαστημόπλοια θα φέρουν μια σειρά από επιστημονικά όργανα που έχουν κατασκευαστεί ειδικά για τη διερεύνηση των ωκεανών. Ενσωματωμένο ραντάρ θα επιτρέψει το Europa Clipper και το JUICE να ερευνήσω τα φεγγάρια» εξωτερικά στρώματα στερεού πάγου. Το ραντάρ θα μπορούσε να αποκαλύψει οποιουσδήποτε μικρούς θύλακες υγρού νερού στον πάγο, ή, στην περίπτωση της Ευρώπης, που έχει λεπτότερο εξωτερικό στρώμα πάγου από τον Γανυμήδη και την Καλλιστώ, ελπίζουμε να εντοπίσουμε τον μεγαλύτερο ωκεανό.

Μαγνητόμετρα θα είναι επίσης και στις δύο αποστολές. Αυτά τα εργαλεία θα δώσουν στους επιστήμονες την ευκαιρία να μελετήσουν τα δευτερεύοντα μαγνητικά πεδία που παράγονται από την αλληλεπίδραση αγώγιμων ωκεανών με το πεδίο του Δία με μεγάλη λεπτομέρεια και ελπίζουμε ότι θα δώσουν στους ερευνητές ενδείξεις για την αλατότητα και τους όγκους των ωκεανών.

Οι επιστήμονες θα παρατηρήσουν επίσης μικρές διακυμάνσεις στις βαρυτικές έλξεις των φεγγαριών παρακολουθώντας ανεπαίσθητες κινήσεις στις τροχιές και των δύο διαστημικών σκαφών, οι οποίες θα μπορούσαν να βοηθήσουν στον προσδιορισμό εάν ο πυθμένας της Ευρώπης έχει ηφαίστεια που παρέχει την απαιτούμενη ενέργεια και χημεία για να στηρίξει τη ζωή ο ωκεανός.

Τέλος, και τα δύο σκάφη θα φέρουν μια σειρά από κάμερες και αισθητήρες φωτός που θα παρέχουν άνευ προηγουμένου εικόνες της γεωλογίας και της σύνθεσης των παγωμένων επιφανειών των φεγγαριών.

Ίσως μια μέρα, ένα διαστημόπλοιο θα μπορέσει να τρυπήσει μέσα από μίλια συμπαγούς πάγου στην Ευρώπη, τον Γανυμήδη ή την Καλλιστώ και να εξερευνήσει απευθείας τους ωκεανούς. Μέχρι τότε, οι παρατηρήσεις από διαστημόπλοια όπως το Europa Clipper και το JUICE είναι το καλύτερο στοίχημα των επιστημόνων για να μάθουν για αυτούς τους ωκεάνιους κόσμους.

Όταν ο Γαλιλαίος ανακάλυψε αυτά τα φεγγάρια το 1609, ήταν τα πρώτα αντικείμενα που ήταν γνωστό ότι περιφέρονταν απευθείας σε τροχιά άλλου πλανήτη. Η ανακάλυψή τους ήταν το τελευταίο καρφί στο φέρετρο της θεωρίας ότι η Γη – και η ανθρωπότητα – κατοικούν στο κέντρο του σύμπαντος. Ίσως αυτοί οι κόσμοι επιφυλάσσουν μια άλλη ταπεινή έκπληξη.

Αυτό το άρθρο, που δημοσιεύθηκε αρχικά στις 10 Απριλίου 2023, έχει ενημερωθεί με λεπτομέρειες σχετικά με την κυκλοφορία του Europa Clipper.

Αποκάλυψη: Ο Michael Sori λαμβάνει χρηματοδότηση από τη NASA.