Varför NASA:s uppdrag till Europa i år är så viktigt

norrMånga rymdskepp har lyft med poesi ingraverad på sina sidor. I verkligheten har ingen rymdfarkost någonsin lyft med poesi etsad på sidorna, men ingen rymdfarkost har någonsin varit som NASA:s Europa Clipper.

Rymdskeppet, som är i sitt slutskede av montering, kommer att lanseras i oktober och göra en lång sexårig resa till Jupiter. Väl där kommer den att utföra en serie nära förbiflygningar av planetens mystiska måne, Europa, en värld som har ett inlandsis och ett hav som omger jordklotet, och som är den enda platsen i solsystemet utanför jorden som astronomer och exobiologer anser dem som är mest benägna att hysa liv.

Den typen av löften är kosmisk lyrik, och förra året skrev den amerikanska poetpristagaren Ada Limón några verser för att hedra både månen och uppdraget, och skrev delvis:

[E]varje ström, varje puls, varje ven.
Å andra månen, vi är också gjorda av vatten,
Av stora och attraktiva hav.
Vi är också gjorda av underverk, av storheter.
Och vanliga kärlekar, från små osynliga världar,
Av ett behov av att ringa genom mörkret.

Kommer år 2030, när rymdfarkosten når det jovianska systemet, kommer den att tillkännage det i mörkret, kanske svara på den ständigt angelägna frågan om vi är ensamma i ett kallt, vidsträckt universum eller om vi har sällskap någonstans. “Vi försöker förstå Europas potentiella beboelighet”, säger NASA-projektforskaren Robert Pappalardo. ”Är det en plats som har ingredienserna för livet, förutsättningarna för livet? Hur är din kemi? Din ämnesomsättning?

Curt Niebur, NASA-programforskare, tillägger: “Ju mer vi lär oss om Europa, desto mer ser det ut som att dessa ingredienser kommer att finnas.”

Det var 1610 när den legendariske astronomen Galileo Galilei upptäckte Jupiters fyra stora månar, som skulle komma att heta Io, Europa, Ganymedes och Callisto. Idag är de kända för att vara en del av en grupp på minst 95 månar som kretsar runt den jättelika planeten. 405 år senare, 2015, drev den mindre kända John Culberson, en före detta kongressledamot från Texas vars distrikt inkluderade delar av Houston, hemvist för NASA:s Johnson Space Center, lagstiftning genom kongressen som gav finansiering för en Europa-omloppsbana och en modul som landade senare. Han gjorde också projekten till en obligatorisk del av NASA:s prospekteringsagenda. Uppdrag till Europa, sa han till TIME kort efter att åtgärden godkändes, är de enda där “det är olagligt att inte flyga.”

Dessa flygningar kan vara mycket lönsamma. När Io, Europa, Ganymede och Callisto kretsar kring Jupiter, hålls de tätt i planetens gravitationsskruvstäd, men varje satellits mycket svagare gravitation påverkar också dess systermånar, sliter av dem när de passerar varandra och får dem att böja sig något. , ungefär som vår egen måne attraherar och släpper ut tidvatten på jorden. För jovianska månar producerar allt det där sträckningen och klämningen mycket intern värme. På Io, den innersta av de fyra stora månarna, ger detta upphov till vulkaner, med upp till 400 aktiva utbrott när som helst. På Europa betyder det att månens isiga skal inte sträcker sig ens avlägset till dess fasta skorpa. Istället uppskattar NASA att isskorpan inte är mer än 15 till 25 km (10 till 15 miles), medan havet under den når ett ytterligare djup på 60 till 150 km (40 till 100 miles). Med bara 3 100 km (1 940 miles) i diameter är Europa ungefär en fjärdedel av jordens storlek, men dess stora hav tros innehålla dubbelt så mycket vatten som alla vår planets hav tillsammans.

Dessutom står det vattnet inte stilla. Ständigt skvalpar runt månen, orsakar den sprickor i inlandsisen, liksom enorma glaciärliknande spiror som bryter sig loss och sedan fryser oregelbundet på plats, och gejsrar som bryter ut långt över den europeiska ytan. Vatten som återvänder till månen och vatten som sipprar genom sprickor i isen ger rostiga röda fläckar på delar av ytan. Detta är ett lockande kemiskt tecken på att Europas hav kan likna jordens hav.

“Vattnet innehåller sannolikt natriumklorid eller vanligt bordssalt”, säger Pappalardo. “Strålning från laddade partiklar fångade i Europas magnetosfär skulle göra den rödbrun.”

Salt är inte det enda som tillsätts i europeiskt vatten. Havet är i kontinuerlig kontakt med dess bottensediment och tar sannolikt upp flera organiska kemikalier, inklusive kväve, fosfor och svavel, såväl som lösta syre- och vätemolekyler. Allt detta skapar en rik, varm, fostervattenmiljö där livet skulle ha haft många möjligheter att växa fram. Den möjliga närvaron av hydrotermiska ventiler på Europas havsbotten stärker ytterligare argumentet för biologi. På jorden stödjer dessa geologiskt uppvärmda gejsrar alla slags liv mil under ytan; Europa, med sin flexibla skorpa, skulle lätt kunna vara värd för liknande processer.

”Det handlar inte bara om encelliga liv [around Earth’s hydrothermal vents]säger Niebur. “De är komplexa, flercelliga livsformer som lever där nere i totalt mörker, drivna av inre värme. Tja, Europa har också en intern värmekälla.”

Naturligtvis är vetenskapsmän inte ens så mycket villiga att säga det bara för biologi skulle kunna vara närvarande i Europa är närvarande. Livet på Europa skulle inte bara behöva de rätta kemiska ingredienserna, inte bara närvaron av vatten, inte bara en tillräcklig energikälla, som tidvattenuppvärmning från månen. Det skulle också ta mycket tid.

“Du behöver stabilitet,” säger Niebur. ”Det hjälper inte om du lägger ihop de ingredienserna i 20 minuter; livet kommer inte att börja eller utvecklas under den typen av tidsperiod. “Du behöver en miljö som är stabil i miljontals år.”

Det finns en annan oumbärlig sak också, något som ingen evolutionsbiolog eller exobiolog någonsin har definierat. “Vi måste veta vad som är nödvändigt för att gå från kemikalier till kemisk energi till liv”, säger Pappalardo. “Vi förstår inte vad den där extra gnistan är.”

Tålamod kommer att behövas innan dessa och andra svar kommer. Europa Clipper är planerad att skjutas upp i höst på en SpaceX Falcon Heavy-raket, den mest kraftfulla raketen i företagets flotta, som producerar 5 miljoner pund (2,3 miljoner kg) dragkraft vid lyftet. Vanligtvis sparar Falcon Heavy en del av sitt bränsle på vägen upp, vilket gör att motorerna kan fortsätta att gå så att dess tre steg kan gå ner försiktigt till jorden, där de kan återvinnas, renoveras och återanvändas. Så kommer inte att vara fallet med den här utgåvan. NASA har för avsikt att pressa ut varje uns kraft (och varje droppe bränsle) ur Falcon, ge Europa Clipper så mycket dragkraft som möjligt och låta de tre förbrukade etapperna krascha tillbaka i havet.

“Vi kommer att bränna drivmedlen och inte återvinna dem för att uppnå raketens maximala räckvidd”, säger Pappalardo.

Faktum är att det kommer att ge rymdfarkosten ett enormt uppsving och skickar det med en otrolig hastighet på 40 200 km/h (25 000 mph) i förhållande till den rörliga jorden och upp till 129 000 km/h (80 000 mph) i förhållande till den stillastående solen. Men även det betyder att Europa Clipper inte kommer att anlända till det jovianska systemet förrän i april 2030. Den kommer att tillbringa ytterligare ett år i att kretsa runt Jupiter och använda gravitationen från de andra tre stora månarna för att forma sin bana, och peka den mot Europa. År 2031 kommer den äntligen att påbörja sin vetenskapskampanj, och göra nästan 50 pass över Europa (några så nära som 25 km (16 miles)) under en treårsperiod, med möjlighet till en förlängning av uppdraget om hårdvaran och pengarna tillåter.

“Det beror på hur rymdfarkosten presterar och NASA:s ekonomiska situation”, säger Pappalardo. “Vi skulle behöva fastställa mål för ett utökat uppdrag, men jag antar att vi kommer att hitta några områden som är särskilt intressanta och som vi vill utforska mer intensivt.”

Vadet är att fartyget kommer att kunna förbli i tjänst utöver dess minsta treårsperiod. Historiskt sett minskar NASA sina uppdragsscheman för att hålla förväntningarna i schack och göra det lättare för dess rymdfarkoster att överträffa dem. Innan Spirit and Opportunity rovers landade på Mars 2004 meddelade rymdorganisationen att de skulle arbeta i minst 90 dagar, med vilken tid som helst efter det som en bonus. Till slut förblev Spirit i drift i sex år och Opportunity för 15. Europa Clipper är designad för liknande livslängd.

Rymdskeppets huvudkropp är 5 m (16 fot) hög, men när dess kraftgenererande solpaneler förlängs sträcker den sig 30 m (100 fot), ungefär lika lång som en basketplan, för att maximera energi som förbrukar. samlas från den avlägsna solen. Den är utrustad med 24 motorer, som gör att den kan navigera i hinderbanan för Jupiters många månar, med sikte på just Europa. Rymdfarkosten är också utrustad med nio olika vetenskapliga instrument, inklusive kameror med breda och smala fält, ett temperaturmätningssystem, en masspektrometer för att studera kemin av både Europas yta och dess extremt tunna atmosfär, en sensorgravitationsmätare som avgör hur mycket månen böjer sig och klämmer sig när den rör sig genom sina banor, en magnetometer för att mäta tjockleken på inlandsisen och en annan som kan hjälpa till att bestämma djupet och salthalten i Europas hav.

Oavsett vad Europa Clipper upptäcker eller inte gör, betyder Culbersons lag från 2015 att om inte kongressen upphäver Europa-bestämmelsen kommer ett landningsuppdrag att bli nästa, men det betyder inte att det kommer när som helst snart. Rymdorganisationen genomför vad den kallar decadalstudier för att välja ut uppdrag för de kommande tio åren, och nästa granskning är inte planerad förrän 2030, eller precis när Europa Clipper anländer till Jupiter. Att planera, designa och bygga en lander kan lätt ta ytterligare ett decennium.

“Tyvärr”, säger Pappalardo, “[the mission] Det kan vara på 2040-talet.”

Europa har naturligtvis tålamod. Född för 4,5 miljarder år sedan, vid solsystemets gryning, har den ytterligare miljarder år kvar, år då allt liv det kan hysa idag kan fortsätta att växa, blomstra och locka människor till utsidan. “Vi är varelser av konstant förundran”, skrev Limón i en annan rad i sin dikt. Om det finns liv i Europa borde just den mänskliga egenskapen inspirera till fler jovianska resor.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *