De radio-emissies van Jupiter kunnen de oceanen op zijn ijzige manen onthullen, zeggen planetaire geologen

Een van de meest opwindende bestemmingen in het zonnestelsel zijn de ijzige manen van Jupiter, Europa, Ganymedes en Callisto. Hoewel de oppervlaktetemperatuur van deze lichamen een koele -160 °C is, denken astronomen dat ze allemaal oceanen van vloeibaar water onder hun ijzige oppervlak verbergen. Dat roept de intrigerende mogelijkheid op dat deze manen alle ingrediënten bevatten die nodig zijn voor het leven.

Het is dus geen verrassing dat astronomen deze plekken nader willen bekijken en uiteindelijk het water eronder willen bezoeken en proeven. Maar voordat dat kan gebeuren, moeten ze de oceanen meten en karakteriseren om hun grootte, samenstelling en potentieel voor leven beter te begrijpen.

Een belangrijke vraag is dan hoe je dit het beste kunt doen.

Vandaag krijgen we een soort antwoord dankzij het werk van Andrew Romero-Wolf en vrienden van het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. Deze jongens hebben een nieuwe manier bedacht om de interne structuur van deze oceanen te meten met behulp van een soort gronddoordringend radarsysteem.

Het interessante aan hun voorstel is dat het enorm robuust en relatief goedkoop is, omdat de radiogolven worden geleverd door Jupiter zelf, een van de luidruchtigste radiobronnen in het zonnestelsel.

Gronddoordringende radar werkt door radiogolven de aarde in te sturen en te luisteren naar reflecties van de grenzen tussen lagen en zelfs van begraven objecten. Op voorwaarde dat het gevoelig genoeg is, zou dit mechanisme gemakkelijk de grenzen tussen ijs en water tussen water en gesteente moeten kunnen herkennen.

Het is inderdaad bij verschillende missies gebruikt om andere planeten beter te begrijpen, zoals de Mars Express-sonde van het Europese ruimteagentschap en de Mars Reconnaissance Orbiter, gebouwd door het Jet Propulsion Laboratory.

Natuurlijk, hoe krachtiger de radar, hoe meer informatie hij kan terugsturen. En daarin schuilt een probleem. Stroom is een beperkte hulpbron bij elke ruimtemissie, vooral bij een missie naar Jupiter, waar de afstand tot de zon de beschikbare hoeveelheid zonne-energie drastisch beperkt.

Voer Romero-Wolf en vrienden in. Deze jongens wijzen erop dat Jupiter zelf een krachtige zender is van radiogolven met een golflengte van precies tientallen meters of decameters die nuttig is voor gronddoordringende radar. In feite zijn de emissies van Jupiter op deze golflengten zo'n 3.000 keer sterker dan de galactische achtergrond. Dit heeft hen op het idee gebracht voor een nieuwe benadering van het probleem.

Hun idee is om een ​​sonde te plaatsen tussen Jupiter en zijn doel, bijvoorbeeld Europa. Deze sonde luistert naar radiosignalen die door de planeet worden gegenereerd terwijl ze naar de maan gaan. Vervolgens luistert het naar eventuele reflecties van de interne structuur van de maan.

Planetaire geologen op aarde kunnen deze informatie vervolgens gebruiken om een ​​gedetailleerd beeld te krijgen van de structuur van de maan en de oceanen die deze mogelijk verbergt. Een instrument dat zich tussen de ijzige maan en Jupiter bevindt, zou de [decametrische radio]-emissie kunnen bemonsteren, samen met de echo's die worden weerspiegeld in de ijslaag van de doelmaan, zeggen ze.

Het grote voordeel van dit idee is dat het volledig passief is: het ruimtevaartuig hoeft helemaal geen radiogolven te genereren, alleen om ernaar te luisteren. Dat vereenvoudigt het ontwerp, verlaagt de kosten en vergroot de kans op succes, aangezien er minder mis kan gaan. Het passieve karakter van deze techniek dient als risicovermindering in het geval van een storing in de radarzender, zeggen ze.

Natuurlijk zijn er uitdagingen. Een daarvan is dat Jupiters emissie van decameter-radiogolven zeer complex en variabel is.

Deze golven worden gegenereerd door geladen deeltjes die door het magnetische veld van de planeet bewegen. Ze genereren radiogolven met frequenties tussen 10 en 40 MHz. En ze zijn zeer richtinggevend. Op aarde detecteren we deze straling alleen wanneer bepaalde delen van Jupiter naar ons toe gericht zijn, wat impliceert dat deze deeltjes bij voorkeur in bepaalde delen van het veld vastzitten.

Bovendien worden deze radio-emissies sterk beïnvloed door de interactie tussen het magnetische veld van Jupiter en zijn satellieten, met name Io. De zon speelt ook een rol omdat zijn magnetische veld ook interageert met dat van Jupiter. Dat zorgt voor een complexe mix.

Veel van deze variatie kan worden gecompenseerd door het ontwerp van de missie die zowel de radiogolven op weg naar de maan als de reflecties op de terugweg meet. Desalniettemin zal de complexiteit van dit scenario interessant vermaak bieden voor de data-analisten.

Dat is een interessant idee, niet in de laatste plaats vanwege het potentieel om de kosten van een toekomstige missie te verlagen. De Europese ruimtevaartorganisatie plant momenteel een missie genaamd Jupiter Icy Moon Explorer of JUICE om in 2022 naar het Jupiterstelsel te sturen. NASA heeft minder goed ontwikkelde plannen. Beide instanties moeten dit idee kunnen exploiteren.

Op de een of andere manier zouden we ergens in de jaren 2030 een veel beter idee moeten hebben van de aard van de waterige diepten op deze lichamen.

Referentie: arxiv.org/abs/1404.1876 : Een passieve sonde voor ondergrondse oceanen en vloeibaar water in de ijzige manen van Jupiter

zich verstoppen