Jupiters radioutslipp kan avsløre havene på dens iskalde måner, sier planetariske geologer

Blant de mest spennende destinasjonene i solsystemet er Jupiters iskalde måner Europa, Ganymedes og Callisto. Mens overflatetemperaturen på disse kroppene er kjølig -160 °C, tror astronomer at de alle skjuler hav av flytende vann under sine iskalde overflater. Det øker den spennende muligheten for at disse månene har alle ingrediensene som kreves for livet.

Så det er ingen overraskelse at astronomer ønsker å se nærmere på disse stedene og til slutt besøke og prøve vannet som ligger under. Men før det kan skje, må de måle og karakterisere havene for å bedre forstå størrelsen, sammensetningen og potensialet for liv.

Et viktig spørsmål er derfor hvordan dette best kan gjøres.



I dag får vi et slags svar takket være arbeidet til Andrew Romero-Wolf og venner ved Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, California. Disse karene har kommet opp med en ny måte å måle den indre strukturen til disse havene ved å bruke et slags bakkepenetrerende radarsystem.

Det som er interessant med forslaget deres er at det er enormt robust og relativt billig fordi radiobølgene vil bli levert av Jupiter selv, en av de mest støyende radiokildene i solsystemet.

Jordgjennomtrengende radar fungerer ved å sende radiobølger inn i jorden og lytte etter refleksjoner fra grensene mellom lag og til og med fra nedgravde gjenstander. Forutsatt at den er følsom nok, bør denne mekanismen lett kunne oppdage grensene mellom is og vann mellom vann og stein.

Den har faktisk blitt brukt på forskjellige oppdrag for å bedre forstå andre planeter, for eksempel den europeiske romfartsorganisasjonens Mars Express-sonde og Mars Reconnaissance Orbiter bygget av Jet Propulsion Laboratory.

Selvfølgelig, jo kraftigere radaren er, jo større informasjon kan den sende tilbake. Og der ligger et problem. Strøm er en begrenset ressurs på ethvert romoppdrag, spesielt en til Jupiter der avstanden fra solen dramatisk begrenser mengden solenergi som er tilgjengelig.

Gå inn Romero-Wolf og venner. Disse karene påpeker at Jupiter i seg selv er en kraftig sender av radiobølger med nøyaktig de titalls meter, eller dekameter, bølgelengden som er nyttig for jordpenetrerende radar. Faktisk er Jupiters utslipp ved disse bølgelengdene rundt 3000 ganger sterkere enn den galaktiske bakgrunnen. Dette har gitt dem ideen til en ny tilnærming til problemet.

Ideen deres er å plassere en sonde mellom Jupiter og målet, Europa for eksempel. Denne sonden lytter etter radiosignaler generert av planeten når de går mot månen. Den lytter deretter etter refleksjoner fra månens indre struktur.

Planetariske geologer tilbake på jorden kan deretter bruke denne informasjonen til å bygge et detaljert bilde av strukturen til månen og eventuelle hav den kan skjule. Et instrument plassert mellom den iskalde månen og Jupiter kunne prøve [dekametrisk radio]-utslippet sammen med ekkoene som reflekteres i islaget til målmånen, sier de.

Den store fordelen med denne ideen er at den er helt passiv - romfartøyet trenger ikke å generere noen radiobølger i det hele tatt, bare for å lytte etter dem. Det forenkler designet, reduserer kostnadene og øker sjansene for suksess gitt at det er mindre som kan gå galt. Den passive karakteren til denne teknikken tjener som risikoreduksjon i tilfelle radarsenderfeil, sier de.

Det er selvfølgelig utfordringer. En av dem er at Jupiters utslipp av dekameter radiobølger er svært komplekse og variable.

Disse bølgene genereres av ladede partikler som beveger seg gjennom planetens magnetfelt. De genererer radiobølger med frekvenser på mellom 10 og 40 MHz. Og de er svært retningsbestemte. På jorden oppdager vi denne strålingen bare når visse deler av Jupiter vender mot oss, noe som antyder at disse partiklene fortrinnsvis er fanget i visse deler av feltet.

Dessuten er disse radioutslippene sterkt påvirket av samspillet mellom Jupiters magnetfelt og satellittene, spesielt Io. Solen spiller også en rolle fordi dens magnetiske felt også samhandler med Jupiters. Det skaper en kompleks blanding.

Mye av denne variasjonen kan kompenseres for av utformingen av oppdraget som måler radiobølgene på vei til månen samt refleksjonene på vei tilbake. Ikke desto mindre vil kompleksiteten i dette scenariet gi noe interessant underholdning for dataanalytikerne.

Det er en interessant idé, ikke minst på grunn av potensialet til å senke kostnadene ved et fremtidig oppdrag. Den europeiske romfartsorganisasjonen planlegger for tiden et oppdrag kalt Jupiter Icy Moon Explorer eller JUICE som skal sendes til det jovianske systemet i 2022. NASA har mindre velutviklede planer. Det bør være mulig for begge byråene å utnytte denne ideen.

På en eller annen måte burde vi ha en mye bedre ide om naturen til vanndypet på disse kroppene en gang på 2030-tallet.

Ref: arxiv.org/abs/1404.1876 : En passiv sonde for hav under overflaten og flytende vann i Jupiters iskalde måner

gjemme seg