Rumsonde rejser til Solsystemets største vandland

JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) er ESA’s flagskibsmission til Jupiter, hvor målet er at undersøge tre af planetens store, isdækkede måner i en hidtil uset detaljegrad.

Ved hjælp af en bred vifte af måleinstrumenter håber forskerne at blive meget klogere på månernes historie, opbygning og geologiske kræfter – og måske endda få svar på det ultimative spørgsmål: Kan månernes skjulte oceaner være hjemsted for liv?

Hvis det er tilfældet, vil det ikke bare være århundredets opdagelse, men et bevis på, at livet kan opstå på andre kloder end Jorden – og at vi dermed ikke selv bare er en enkeltstående tilfældighed.

Alt er gennemtestet på forhånd

Prissedlen på JUICE-missionen fortæller i sig selv, hvor stor satsningen er for det europæiske rumagentur. Når Ariane 5-raketten sender sonden afsted fra rumhavnen i Fransk Guyana i april 2023, fyrer ESA bogstavelig talt 1,5 milliarder euro af.

Derfor er rumsonden på forhånd testet på alle tænkelige måder. Testene er bl.a. gennemført i ESA’s store rumsimulator – et 10 meter bredt og 15 meter højt vakuumkammer, som kan efterligne de forhold, JUICE-sonden vil møde på rejsen.

Simulatoren har bl.a. testet, om sondens usædvanlig store solcellepaneler på i alt 85 m² – de største nogensinde på et interplanetarisk rumfartøj – virker, som de skal.

Ved opsendelsen er de i alt ti paneler foldet sammen i Ariane 5-raketten, og det bliver helt afgørende for missionen, at de folder sig korrekt ud.

Solpanelerne skal både sikre, at sonden har brændstof nok til hele missionen, og at der er den nødvendige strøm til de videnskabelige instrumenter ombord.

Når den 6,2 tons tunge rumsonde er sendt i rummet, og panelerne er foldet ud, vil ESA’s operatører givetvis ånde lettet op. Men der vil stadig ligge et væld af udfordringer forude.

På rejsens første del skal sonden gennem flere tætte forbiflyvninger af Jorden, Månen og Venus, før den endelig sætter kurs udad i Solsystemet mod Jupiter.

Derfor skal både sonden og panelerne kunne tåle store temperaturudsving – fra 250 varmegrader, når den er tæt på Venus, til 180 minusgrader ude ved Jupiter – hvor den i øvrigt også udsættes for massiv stråling fra gaskæmpen.

Hvis alt klapper, når JUICE frem til Jupiter og dens månesystem efter godt otte års rejse. Af de i alt 80 måner skiller en kvartet på fire sig ud: Io, Europa, Ganymedes og Callisto. Under ét kaldes de for de galileiske måner efter Galileo Galilei, som opdagede dem i sin kikkert i 1610.

Tre ud af fire måner er vandrige

Månen Io ligger tættest på Jupiter og er den klode i Solsystemet, som har den heftigste vulkanske aktivitet – men det er de tre andre, som er interessante for JUICE-­missionen.

De viser nemlig alle tegn på at rumme enorme mængder flydende vand – og dermed også mulighed for liv. Selvom månerne er dækket af over 100 kilometer tykke iskapper, gemmer de sandsynligvis på et drivvådt indre i form af oceaner, som astronomerne mener indeholder mindst ti gange den vandmængde, vi har på Jorden.

Målinger foretaget af rumsonden Galileo midt i 1990’erne viste, at Jupiters magnetiske feltlinjer forvrænges i området omkring Europa på en måde, som tyder på en elektrisk ledende væske i månens indre. Den mest oplagte kandidat er saltvand, som netop kan lede strøm.

Med Hubblerumteleskopet har astronomer siden fundet bevis for gejsere, der spyr vanddamp 160 kilometer ud i rummet gennem sprækker i Europas is.

Omkring Ganymedes er der observeret tilsvarende forstyrrelser af Jupiters magnetfelt, og også her har Hubbleteleskopet bestyrket mistanken om flydende vand ved at finde tegn på vandmolekyler i månens ultratynde atmosfære.

Endelig ser også Callisto ud til at påvirke Jupiters magnetfelt, selvom indikationerne på oceaner under iskappen ikke er helt så sikre her.

Atmosfærerne på månerne er alt for tynde til, at flydende vand kan eksistere på overfladen, men påvirkningen fra Jupiters tyngdefelt gør, at det kan findes længere nede.

Ligesom Jorden og Månen trækker i hinanden, maser gaskæmpen sine måner så voldsomt, at der opstår en tidevandseffekt, som varmer de indre ismasser op til over smeltepunktet.

Vand og liv hænger sammen

Astronomernes interesse for flydende vand skyldes, at vi her på Jorden kan finde liv overalt, hvor vandet ikke er frosset til is. Selv på den dybeste havbund findes hydrotermiske kildevæld, som både leverer varme, mineraler og salte, som er nødvendige for livets opretholdelse.

Måske er de tre jupitermåner ligesom søstermånen Io vulkansk aktive, men blot nede på bunden af oceanerne i stedet for på overfladen. Det ville skabe miljøer omkring hydrotermiske kildevæld, som vi kender dem fra Jorden.

I sin indsamling af data får JUICE-sonden heldigvis mere end én chance ved hver måne. I løbet af de tre år, sonden er i kredsløb om Jupiter, vil den i alt foretage ca. 30 forbiflyvninger af månerne. Forhåbentlig vil sonden med sit medbragte magnetometer levere de endelige beviser for, at oceanerne på månerne findes.

Med sine spektrometre skal rumfartøjet desuden opsnuse de molekyler, der findes i månernes atmosfærer, og som fx på Europa kan stamme fra gejserne.

Callisto får besøg 12 gange i en højde ned til 200 kilometer over overfladen. Her skal rumsonden også undersøge, hvorfor månen har en tynd atmosfære af CO₂ , ilt og brint, som tilsyneladende hele tiden bliver fornyet.

Radar gennemskuer isdækket

Ved Ganymedes kan JUICE-sonden foretage ekstra grundige undersøgelser, når den slutter sin mission ved at gå i et stabilt kredsløb om månen i 500 kilometers højde. Det giver god tid til at samle data om både overfladen, undergrunden og den tynde atmosfære.

Ganymedes er med en diameter på 5260 kilometer den største måne i Solsystemet og faktisk større end planeten Merkur. I sit kredsløb om månen vil JUICE-sonden som den første få et kig ned gennem den isdækkede overflade.

Blandt rumsondens i alt ti instrumenter er radaren RIME, som kan skanne isen i ned til ni kilometers dybde. Iskappen er generelt meget tykkere end det, men radaren kan afsløre sprækker i undersiden, hvor det flydende vand er tættere på overfladen.

Dermed kan radarmålingerne endegyldigt slå fast, at Ganymedes ikke er en bundfrossen isklode.

JUICE-sonden vil holde sig i kredsløb om månen i et års tid, hvor den jævnligt vil bruge sin raketmotor til at justere flyvehøjden. Når den hen mod slutningen af 2035 ikke har mere brændstof tilbage, vil sonden gradvist tabe højde og ende med at styrte ned på månens overflade.

Forhåbentlig har sonden til den tid skaffet forskerne så detaljerede data, at de kan få svar på de mange spørgsmål om ismånernes skjulte oceaner.

Ellers må astronomerne sætte deres lid til en anden rumsonde, som efter planen ankommer til Jupiter og dens måner i 2030.

NASA’s sonde Europa Clipper, som sendes afsted i oktober 2024, skal under en serie forbiflyvninger af Europa bl.a. prøve at opfange spor af salte, aminosyrer, kulstof, ilt, svovl og andre af livets nødvendige byggeklodser.

Dermed bliver Jupiters store måner blandt de mest ombejlede destinationer for rumfarten i det næste årti – med den helt store gevinst for øje, for netop her kan vi måske finde beviserne for, at liv kan opstå på fjerne kloder i Solsystemet, helt uafhængigt af livet på Jorden.