De NASA en andere ruimteagentschappen hebben de komende decennia enkele werkelijk interessante en ambitieuze missies voorgesteld. Hiervan zijn misschien wel de meest ambitieuze missies om de ' Oceaan Werelden ” van het zonnestelsel. Binnen deze lichamen, waaronder de maan van Jupiter Europa en de maan van Saturnus Enceladus , hebben wetenschappers getheoretiseerd dat er leven zou kunnen bestaan in warmwaterige binnenste oceanen.
Verwacht wordt dat tegen de jaren 2020 en 2030 robotmissies deze werelden zullen bereiken en erop zullen neerstrijken, ijs zullen bemonsteren en hun pluimen zullen onderzoeken op tekenen van biomarkers. Maar volgens een nieuwe studie door een internationaal team van wetenschappers, kunnen de oppervlakken van deze manen extreem lage dichtheid hebben. Met andere woorden, het oppervlakte-ijs van Europa en Enceladus zou te zacht kunnen zijn om op te landen.
Het onderzoek, getiteld “ Laboratoriumsimulaties van planetaire oppervlakken: de fysieke eigenschappen van regoliet begrijpen uit fotopolarimetrische waarnemingen op afstand “, werd onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschriftIcarus. De studie werd geleid door Robert M.Nelson, de Senior Scientist bij de Planetair Wetenschapsinstituut (PSI) en inclusief leden van het Jet Propulsion Laboratory van NASA, de California Polytechnic State University in Pomona en meerdere universiteiten.
Artistieke weergave van een mogelijke Europa Lander-missie, die de komende decennia het oppervlak van de ijzige maan zou verkennen. Krediet: NASA/JPL-Caltech
Omwille van hun studie probeerde het team het ongebruikelijke negatieve polarisatiegedrag bij lage fasehoeken te verklaren dat al tientallen jaren wordt waargenomen bij het bestuderen van atmosfeerloze lichamen. Aangenomen wordt dat dit polarisatiegedrag het resultaat is van extreem fijnkorrelige heldere deeltjes. Om deze oppervlakken te simuleren, gebruikte het team dertien monsters aluminiumoxidepoeder (Al²O³).
Aluminiumoxide wordt beschouwd als een uitstekende analoog voor regoliet die wordt aangetroffen op hoge aldebo Airless Solar System Bodies (ASSB), waaronder Europa en Encedalus, evenals eucritische asteroïden zoals 44 Nysa en 64 Angelina. Het team onderwierp deze monsters vervolgens aan fotopolarimetrisch onderzoek met behulp van de goniometrische fotopolarimeter op Mt. San Antonio College .
Wat ze ontdekten was dat de heldere korrels die de oppervlakken van Europa en Enceladus vormen, ongeveer een fractie van een micron groot zouden zijn en een lege ruimte van ongeveer 95% zouden hebben. Dit komt overeen met materiaal dat minder dicht is dan vers gevallen sneeuw, wat erop lijkt te wijzen dat deze maan een zeer zacht oppervlak heeft. Dit belooft natuurlijk niet veel goeds voor missies die zouden proberen om op het oppervlak van Europa of Enceladus te landen.
Maar zoals Nelson uitlegde in PSI persbericht , dit is niet per se slecht nieuws, en dergelijke angsten zijn al eerder geuit:
“Natuurlijk, voor de landing van de Maan 2 robotruimtevaartuig in 1959, was er bezorgdheid dat de maan bedekt zou zijn met stof met een lage dichtheid waarin toekomstige astronauten zouden kunnen zinken. We moeten echter in gedachten houden dat waarnemingen met zichtbare golflengten op afstand van objecten zoals Europa alleen de buitenste micron van het oppervlak aftasten.'
Enceladus in al zijn glorie. NASA heeft aangekondigd dat Enceladus, de ijzige maan van Saturnus, waterstof in zijn oceanen heeft. Afbeelding: NASA/JPL/Space Science Institute
Dus hoewel Europa en Enceladus oppervlakken kunnen hebben met een laag ijsdeeltjes met een lage dichtheid, sluit het niet uit dat hun buitenste schil solide is. Uiteindelijk kunnen landers worden gedwongen te kampen met niets meer dan een dun laagje sneeuw wanneer ze op deze werelden neerstrijken. Bovendien, als deze deeltjes het resultaat zijn van pluimactiviteit of actie tussen het interieur en het oppervlak, kunnen ze de biomarkers bevatten waarnaar de sondes op zoek zijn.
Natuurlijk zijn verdere studies nodig voordat robotlanders naar lichamen als Europa en Enceladus worden gestuurd. De komende jaren zullen de James Webb Ruimtetelescoop zal tijdens zijn . studies van deze en andere manen uitvoeren eerste vijf maanden in dienst . Dit omvat het maken van kaarten van de Galileïsche manen, het onthullen van dingen over hun thermische en atmosferische structuur en het doorzoeken van hun oppervlakken op tekenen van pluimen.
De gegevens die de JWST verkrijgt met zijn geavanceerde reeks spectroscopische en nabij-infraroodinstrumenten, zullen ook extra beperkingen opleggen aan hun oppervlaktecondities. En met andere missies zoals de ESA's voorgesteld Europa Clipper het uitvoeren van flybys van deze manen, er is geen tekort aan wat we van hen kunnen leren.
Behalve dat ze belangrijk zijn voor toekomstige missies naar ASSB's, zullen de resultaten van deze studie waarschijnlijk ook waardevol zijn als het gaat om aardse geo-engineering. In wezen hebben wetenschappers gesuggereerd dat antropogene klimaatverandering kan worden verzacht door aluminiumoxide in de atmosfeer te brengen, waardoor de straling wordt gecompenseerd die wordt geabsorbeerd door de uitstoot van broeikasgassen in de bovenste atmosfeer. Door de eigenschappen van deze granen te onderzoeken, zou deze studie kunnen helpen bij toekomstige pogingen om de klimaatverandering te verminderen.
Deze studie is mede mogelijk gemaakt dankzij een contract dat door NASA's Jet Propulsion Laboratory aan de PSI is verstrekt. Dit contract is uitgegeven ter ondersteuning van de NASA Cassini Saturn Orbiter Visuele en infrarood mapping spectrometer instrumenten team.
Verder lezen: Planetair Wetenschapsinstituut , Icarus