Jupitermåne kan gemme oceaner af liv

For første gang har NASA fundet spor af vanddamp på Jupiters måne Europa. Opdagelsen giver ny næring til håbet om at finde tegn på liv, når både NASA og ESA sender rumsonder mod månen inden for de næste fem år.

Jupitermånen Europa er indkapslet i et tykt isdække. 180 minusgrader i snit gør isen hård som granit. I horisonten troner Jupiter som en gigantisk, stribet kuppel, hvorfra gaskæmpen bombarderer månens overflade med heftig stråling.

Europa har ingen bjerge og næsten ingen kratere, men overfladen er gennemskåret af store revner og sprækker. Et sted skyder et par hundrede meter høje gejsere vanddamp op fra sprækkerne. Et andet sted stikker en hel skov af ti-femten meter høje isspir op som et forsvarsværk.

Jupiters mindste måne, Europa, er mildt sagt et ugæstfrit sted for en jordbo.

Alligevel mener astrobiologer, som udforsker muligheder for liv i rummet, at Jupiters måne er det bedste bud i vores solsystem på et sted, som kan huse liv. Derfor planlægger både den amerikanske rumfartsorganisation, NASA, og dens europæiske kolleger i ESA for første gang at undersøge det, som målinger kraftigt peger på: at alle ingredienserne til liv er til stede på den dybfrosne måne.

Vanddamp sladrede

Begge sonder skal analysere overfladen og undersøge isen for lommer med vand. NASA’s Europa Clipper bliver derudover sendt op for at kortlægge månen, tage detaljerede billeder og for at lede efter et landingssted til en senere mission.

Astronomerne har længe haft en teori om et hav i ismånens indre, men det endelige bevis for vand i atmosfæren omkring Europa fandt forskere fra NASA’s Goddard Space Flight Center i Maryland først i 2019.

Ved hjælp af en såkaldt spektrograf på et af verdens største teleskoper, W. M. Keck Observatoriet på Hawaii, studerede forskerne månen Europa nat efter nat. Spektrografen måler den kemiske sammensætning af Europas atmosfære ud fra de frekvenser af infrarødt lys, de forskellige partikler i atmosfæren udsender eller absorberer, når de bliver udsat for kosmisk stråling – eksempelvis specifikke frekvenser af infrarødt lys, som opstår, når vand rammes af solstråler.

Pludselig glødede vandmolekylerne, og inden for få minutter registrerede forskerne to tons vand.

En så pludselig koncentration af vandmolekyler kunne kun stamme fra en gejser og er en vigtig opdagelse, fordi det er første gang, astronomerne har registreret vanddamp på Europa.

Stammer vandet fra det underliggende hav, hvilket er sandsynligt, eksisterer der også en transportvej mellem overflade og hav, hvilket betyder, at ingredienserne til liv som for eksempel ilt, organiske molekyler og næringssalte kan finde sammen.

Video: Forskere spottede infrarødt lys fra vandmolekyler

Den kraftige stråling fra rummet, og især Solen, rammer vanddampen fra Europas gejsere. Da de forskellige grundstoffer absorberer eller lyser ved forskellige energier, har de hver deres signatur, som kan aflæses af spektrografen. Derfor var det muligt for amerikanske forskere at måle vandmolekyler på Europa – og også at måle mængden af vand i gejserne. De observerede Europa i 17 nætter over to år, men kun én gang viste spektrografen det tydelige signal fra vanddamp på sydpolen af månen. Derfor ved forskerne ikke, hvor, hvor tit og hvor længe gejserne er aktive, og de mener, at de kraftige gejsere er sjældne, lokale begivenheder.

Grunden til, at forskerne er så interesserede i at finde vand, er, at vand er den ene af tre hovedingredienser i livets cocktail.

De to øvrige ingredienser er dels en pakke af kemiske stoffer som kulstof, brint, kvælstof, ilt, fosfor og svovl, dels energi.

Ilt findes i månens atmosfære, og astrobiologerne mener, at kemiske stoffer var til stede, da Europa blev dannet. Asteroider, som siden har ramt månen, kan også have efterladt stofferne i isen. Energien sørger Jupiter for.

Jupiter flår i ismåne

Tidevandstrækket fra Jupiter betyder, at den indre kerne af Europa genererer varme, så havet under isen holder sig flydende.

Muligvis findes der hele søer af smeltevand i lommer inde i iskappen. Jupiter har en mere end dobbelt så stærk tyngdekraft som Jorden, og da Europa bevæger sig i en ellipseformet bane rundt om Jupiter, bliver overfladen henholdsvis strakt ud og trukket sammen som en enorm elastik.

Resultatet er, at isen hele tiden er i bevægelse oven på det flydende hav og skaber en form for pladetektonik, som vi kender fra Jorden.

Mønstre i isen afslører, at plader af is nogle steder er skubbet mod hinanden, mens de andre steder er drevet fra hinanden og har dannet dybe sprækker i overfladen. Bevægelserne tyder på, at isen har været delvist smeltet og er frosset igen.

Europa Clipper er pakket med måleapparater, kameraer, spektometre og sensorer. Sonden vejer 6000 kg (inkl. brændstof), når den sendes af sted.

Europas hav er det eneste sted, hvor det giver mening at lede efter livsbetingelser på månen, fordi den kraftige, altødelæggende stråling fra Jupiter ikke kan trænge gennem isen og ned i vandmasserne.

Vores viden om havet på Europa er begrænset. Månen er 10 pct. mindre end Jorden, men forskerne mener, at havet rummer mindst dobbelt så meget vand som alle Jordens oceaner tilsammen og er omkring 100 km dybt. Til sammenligning ligger Jordens dybeste punkt ca. 11 km nede i Marianergraven.

Intelligente dyr kan boltre sig

Spørgsmålet er så, hvad det er for liv, forskerne vil finde spor af i det mørke, iskolde hav?

Mens spekulationer om at finde tegn på liv på Mars oftest kredser om bakteriekulturer, vover nogle forskere at håbe på væsener af en helt anden kaliber på Europa.

Den engelske rumforsker professor Monica Grady fra The Open University i Milton Keynes har i 2020 vurderet, at større dyr med intelligens svarende til en blæksprutte ligefrem kan boltre sig i måneoceanet. Og hun er ikke alene, da astronomer fra NASA tidligere har luftet lignende tanker.

Clipper skal finde livets kemi

Sonden skal undersøge kemien i atmosfære og overflade, kortlægge Europa og finde ud af, om der virkelig er et hav under isen, om isen bevæger sig, og om der er forbindelse mellem overflade og hav. Det er afgørende for, om livet kan udfolde sig.

Vil flyve gennem vanddamp

Med spektrometre, som identificerer molekyler ud fra stråling, kan Clipper afdække sammensætningen af månens atmosfære og overflade. Forskerne håber på at styre sonden igennem vanddamp fra en gejser og afsløre, om livets byggesten som for eksempel aminosyrer findes i dampen.

Skal udpege landingsplads

Kameraer skal optage fotos af overfladen i en opløsning på 50 m. Billederne kan vise, om de manglende kratere på overfladen skyldes, at isen er i bevægelse. Det kan være tegn på geologisk aktivitet. Clipper skal også finde et egnet sted til et landingsmodul i fremtiden.

Kan finde vand i islommer

En temperaturfølsom sensor skal afsløre smeltesteder under isen, og en radar skal finde hulninger med smeltevand. Søer i isen kan være mål for en senere mission, da chancen er stor for, at det smeltede havvand har haft kontakt til overfladen og indeholder nogle af livets byggesten.

Lidt klogere på Europas eventuelle liv bliver vi inden for de næste fem år, når to rumfartøjer begge sætter kurs mod Jupiters ismåne.

I 2022 sender ESA sonden JUICE afsted mod Jupiter. Efter en rejse på syv år skal JUICE bruge tre år på at observere Jupiter og de fire måner Io, Ganymedes, Callisto og Europa, hvoraf de tre sidstnævnte er ismåner med formodede oceaner under isen.

Missionen er ikke kun rettet mod at afdække livsbetingelser, men skal også skaffe generel viden om ismånernes dannelse og udvikling. To gange skal JUICE passere Europa, og når den er tættest på, vil den være 400 km fra overfladen.

NASA fokuserer udelukkende på Europa, når rumfartsorganisationen imellem 2023 og 2025 sender fartøjet Europa Clipper afsted. Sonden skal efter op mod seks års rejse kortlægge det meste af månen og undersøge, om betingelserne for liv er til stede.

Se en videosimulering af, hvordan missionerne skal foregå:

To ekspeditioner, en fra ESA og en fra NASA, skal undersøge de tykke isflager og det underliggende vand, som forskere mener ligger under isen. Ingen regner med at finde liv på overfladen, men rødlige farver i issprækkerne kan skyldes organiske stoffer, som er trængt op til overfladen fra havet, og organiske stoffer kan være tegn på liv. Gejserne tyder på, at der er hul igennem til havet, så der kan ske en udveksling af næringsstoffer og ilt.

I løbet af 3,5 år skal fartøjet passere Europa i varierende afstande og kommer så tæt på som 25 km fra overfladen. En del af opgaven er, at lede efter en landingsplads for den næste mission til Europa.

Atombor skal trænge igennem is

Selvom en landingsmission til Europa foreløbig kun er på skitseplan, har den amerikanske kongres allerede bevilget midler til at udvikle et landingsfartøj. Efter planen skal NASA bygge et fartøj, som kan tage prøver 10 cm under overfladen, hvilket vil være tilstrækkelig dybt til at finde eventuelt organisk materiale, som ikke er ødelagt af stråling.

En anden plan går ud på at lande med et atomdrevet bor, som kan trænge gennem isen. Ingeniører tilknyttet programmet SESAME (Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa) er i gang med at designe et sådant bor, der skal finde smeltevandssøer inde i isen og ultimativt nå helt ned til havet.

Astrobiologernes drøm er via borehullet at sende en selvstyrende undervandsdrone ned i Europas dyb for at lede efter rumvæsener i det kolde, mørke vand.