Umulig måne forbløffer forskerne: Solsystemets Særling

Den roterer modsat sin planet, pulser mørke gejsere ud i rummet og ændrer sin overflade. Neptuns måne Triton opfører sig højst besynderligt, og nu vil astronomerne vide hvorfor. Men først skal tre andre rummissioner besejres i kampen om NASA’s gunst.

Den roterer modsat sin planet, pulser mørke gejsere ud i rummet og ændrer sin overflade. Neptuns måne Triton opfører sig højst besynderligt, og nu vil astronomerne vide hvorfor. Men først skal tre andre rummissioner besejres i kampen om NASA’s gunst.

Året er 2038. I en kold og fjern afkrog af vores solsystem nærmer en lille rumsonde sig en af de mærkeligste kloder, som vores planetariske baggård kan diske op med.

Mens sonden kommer stadig tættere på, sprutter mørke søjler op fra den iskolde overflade. Nu skal sløret rives af Neptuns mystiske måne.

Siden 1989, hvor rumsonden Voyager 2 som den første og hidtil eneste fløj forbi Neptun og planetens 14 måner, har den største af månerne – Triton – fascineret astronomerne med dens mange besynderlige karaktertræk.

Den roterer den gale vej om sin planet, er dækket af frosset kvælstof, og gennem sprækker i isen vælter mystiske, mørke søjler ud i rummet.

De hidtil eneste billeder af Triton blev taget af Voyager 2-sonden i 1989. Cirka 40 procent af månens overflade er blevet kortlagt.

© NASA

Om søjlerne stammer fra et kæmpemæssigt indre ocean, som svømmer over af biologisk liv, ved forskerne ikke. Det er det, de vil have sonden Trident til at finde svar på.

Små missioner med store resultater

En septembernat i 1846 spottede den tyske astronom Johann Gottfried Galle som den første Neptun på nattehimlen. Og blot 17 dage senere blev dens største måne, Triton, opdaget af den britiske astronom William Lassell.

I dag, over 150 år senere, ved vi ikke meget mere om Triton, end observationerne med Voyager 2 klarlagde i 1989, bl.a. er kun 40 procent af månens overflade blevet kortlagt.

Men i slutningen af 2030’erne vil rumsonden Trident i løbet af en to uger lang forbiflyvning forhåbentlig aftvinge Tritons sine sidste hemmeligheder.

Før Trident-sonden kan blive sendt afsted mod Neptun, skal missionen dog først udvælges af NASA. Trident-missionen dyster mod tre andre rummissioner under NASA’s Discovery-program, der omfatter målrettede rummissioner med mindre budgetter end de større flagskibsmissioner.

Mars Insight-missionen blev udvalgt i den seneste runde af NASAs Discovery-program. Sonden skulle bore fem meter ned i undergrunden, men måtte i januar 2021 opgive efter blot 50 cm.

© JPL-Caltech/NASA

De mindre budgetterede missioner er dog ikke ensbetydende med små opdagelser. Blandt tidligere eksempler på Discovery-missioner er fx Keplerteleskopet, som har opdaget flere end 2600 planeter om andre stjerner end Solen.

I denne omgang konkurrerer Trident mod missionerne DAVINCI+ og VERITAS til Venus og IVO-missionen til Jupitermånen Io.

NASA udvælger højst to af dem, og særligt Venus-missionerne er kommet i høj kurs, efter at astronomerne i september 2020 offentliggjorde fundet af det biologiske molekyle fosfin i Venus’ atmosfæren.

Dr. Louise M. Prockter er den ledende forsker på Trident-missionen, og hun krydser fingre for, at Tritons mange mysterier fanger NASA’s interesse.

Trident-sonden er opkaldt efter den romerske havgud Neptuns trefork, og netop muligheden af et saltvandshav under isen er en af grundene til, at Triton er så interessant for astronomerne.

Trident kæmper mod en mission til jupitermånen Io og to missioner til Venus, der med fundet af et biologisk molekyle i atmosfæren er strøget helt til tops blandt kandidaterne til at huse liv uden for Jorden.

© GSFC/NASA

DAVINCI+ søger livligt molekyle

Rumsonden DAVINCI+ skal dale ned gennem Venus’ atmosfære og finde svar på, hvordan planeten blev forvandlet fra en tempereret planet til et 465 grader varmt helvede. Instrumenterne skal lede efter det organiske molekyle fosfin i atmosfæren og bl.a. give svar på, om Venus engang har haft oceaner på overfladen.

© NASA

IVO undersøger ildsprudende måne

Jupitermånen Io er den vulkansk mest aktive klode i Solsystemet. Med rumsonden IVO vil astronomerne undersøge, hvordan den vulkanske magma bliver dannet på månen. En af teorierne lyder, at Io har et flydende ocean af magma under overfladen, som konstant leverer ammunition til de kraftige vulkanudbrud.

© NASA

VERITAS lurer ind under Venus’ skyer

Efter planen skal VERITAS-sonden sendes op i 2026. Med et radarsystem vil VERITAS kortlægge overfladen under Venus’ tykke skyer for at afklare, om planeten engang har haft betingelser for liv. Sonden medbringer også sensorer, som kan måle Venus’ tyngdefelt og afsløre, hvordan planetens indre er bygget op.

“Med den meget begrænsede viden om Triton venter flere mysterier på at blive løst. Et af dem er, om der gemmer sig et ocean under overfladen i dag. Et andet mysterium er, hvorfor overfladen er så ung. Og vi vil også gerne vide, hvad der står bag de søjler, som udspyes fra overfladen,” siger Louise M. Prockter.

Flydende vand giver liv

På Jorden er flydende vand næsten altid garanti for biologisk liv, og flere af månerne i Solsystemet, fx Enceladus om Saturn og Europa om Jupiter, kan ifølge astronomerne være hjemsteder for liv, da de har flydende saltvandsoceaner under isen.

Tidligere rummissioner har målt den såkaldte dopplerforskydning under forbiflyvning af månerne og dermed afsløret, hvor meget deres indre flytter på sig. Sonderne har i den forbindelse observeret så store forskydninger af fx Europas indre, at det kun kan være synonymt med et indre, flydende lag.

Det kan virke mærkeligt, at en kold måne milliarder af km fra Solen kan have flydende vand, men forklaringen skal findes i tyngdepåvirkningen fra den planet, månen kredser om.

Jupiter og Neptun skaber pga. deres enorme masser en kraftig tidevandseffekt i månerne omkring sig. Tyngdekraften hiver og slider i månernes indre, og energien varmer isen dybt under overfladen op til et punkt, hvor den smelter og bliver flydende.

Tilstedeværelsen af et ocean kan også forklare, hvorfor Tritons overflade ser så overraskende ung ud, som den gør. Bevægelserne og energien fra et hav kan nemlig have skabt de forandringer i isoverfladen på månen, som vedvarende har forynget Tritons udseende.

“Jeg ved ikke, hvordan man ellers kunne skabe nok energi til at forny overfladen på Triton i løbet af de seneste 10-50 millioner år uden en betydelig varmekilde under overfladen,” forklarer Louise M. Prockter.

Måner som Enceladus og Europa dannede deres oceaner, allerede da de blev skabt under en proces kaldet differentiering, hvor månerne blev bygget op lag for lag. Men igen skiller Triton sig ud fra mængden.

Neptun halede Triton i land

Triton er den eneste store måne i Solsystemet, som roterer i den modsatte retning i forhold til sin planet – og ikke nok med det.

Hvor de fleste måner kredser i nogenlunde samme plan som deres planets ækvator, roterer Triton i en forskudt vinkel på 23 grader i forhold til Neptun.

In tegenstelling tot alle andere grote manen in het zonnestelsel draait Triton tegen de rotatie van Neptunus in, mogelijk omdat de maan een planetoïde was die is ingevangen door Neptunus’ zwaartekracht.

Det skæve kredsløb har fået astronomerne til at fremsætte en teori om, at Triton ikke altid har hørt sammen med Neptun. Måske har månen været en del af Kuiperbæltet – et bælte af asteroider og kometer, der ligger længere væk fra Solen end Neptun, og som bl.a. huser dværgplaneten Pluto.

Med tiden kan Triton være blevet indfanget af Neptuns tyngdekraft og have fået sit nuværende kredsløb. I den proces kan havet under isen være blevet skabt.

“Tritons hav blev formentlig dannet under den begivenhed, der fangede månen ind i et kredsløb omkring Neptun. Desuden betyder dens skævt vinklede kredsløb, at tidevandspåvirkningerne opvarmer Triton på en anderledes måde end fx Europa og Enceladus,” forklarer Louise M. Prockter.

Is-eksplosioner kan skabe gejsere

Voyager 2’s observationer af Tritons sydpol i 1989 viste, at omkring otte kilometer høje, mørke gejsere af et ukendt, mørkt materiale – måske støv eller sten – rejser sig fra overfladen. Gejserne kan være endnu et tegn på, at månen rummer vand under isen.

Denne form for isvulkanisme er nemlig kendt fra bl.a. månen Europa omkring Jupiter, hvor 200 km høje gejsere af vand sprøjter ud gennem sprækker i overfladen og omgående fryser til is ved mødet med rummet.

Den kraftige tidevandspåvirkning fra Jupiter får de flydende vandmasser under Europas iskapper til at presse så hårdt på, at der opstår sprækker i overfladen. Noget lignende kan være på færde i Tritons indre, men astronomerne mistænker også Solen for at spille en rolle.

Neptun og Triton befinder sig gennemsnitligt 4,5 milliarder kilometer fra Solen, hvilket er 30 gange længere væk fra stjernen end Jorden. Men selvom Solens stråler kun varmer en smule helt derude, kan deres energi alligevel spille en rolle i skabelsen af de mystiske søjler:

Europas gejsere er 200 kilometer høje og fryser til is i samme sekund, de rammer det iskolde rum.

© Mark Garlich/SPL

“Det er måske nok til at opvarme det mørke lag neden under kvælstof-isen. Når det mørke materiale bliver varmere, udvider det sig en smule og skaber et overtryk og en efterfølgende eksplosion gennem isen og ud i den tynde atmosfære,” siger Louise M. Prockter.

Sidste chance i 100 år

Trident skal efter planen sendes afsted i oktober 2025, alternativt i 2026. Tidspunktet er nøje udvalgt ud fra Jupiters kredsløb.

På det tidspunkt befinder Jorden og Jupiter sig i en position i forhold til hinanden, der gør det muligt at bruge Jupiters enorme masse – planeten vejer 318 gange mere end Jorden – til at slynge Trident ud i den bane, som til sidst bringer den hele vejen ud til Neptun.

Teknikken kaldes gravity assist, fordi man udnytter tyngdepåvirkningen fra en planet til at sende en rumsonde videre ud i Solsystemet med et minimalt forbrug af raketbrændstof.

🎬 Jupiter smider Trident-sonden dybere ud i rummet

Når Trident efter planen ankommer til Triton i 2038 og i løbet af 13 dage skal affotografere og gennemmåle månen, er det ved at være sidste mulighed i en lang periode.

I begyndelsen af 2040’erne er Neptun og Triton nået til et punkt i deres 165 år lange kredsløb om Solen, hvor Solens stråler, pga. månens skæve rotation omkring Neptun, de næste cirka 100 år rammer for nordligt til at oplyse de mørke gejsere på sydpolen, som astronomerne vil udforske nærmere.

Så ikke alene skal Louise M. Prockter og de øvrige forskere på Trident-missionen besejre de tre konkurrenter i kampen om NASA’s gunst – de er også i et alarmerende tidspres for i tide at nå ud til Solsystemets Særling.