Romsonde reiser til solsystemets største vannland

JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) er ESAs flaggskipsoppdrag til Jupiter, og målet er å undersøke tre av planetens store, isdekkede måner i detalj.

Ved hjelp av en lang rekke måleinstrumenter håper forskerne å få mye mer kunnskap om månenes historie, oppbygning og geologiske krefter – og kanskje til og med få svar på det store spørsmålet: Kan månenes skjulte hav være hjemsted for liv?

Hvis det er tilfellet, vil det ikke bare være århundrets oppdagelse, men et bevis på at livet kan oppstå andre steder enn på jorden – og at vi dermed ikke selv bare er en enkeltstående tilfeldighet.

Alt er gjennomtestet på forhånd

Prislappen på JUICE-prosjektet forteller hvor stor satsingen er for den europeiske romorganisasjonen. Når Ariane 5-raketten sender av sted sonden fra romhavnen i Fransk Guyana i april 2023, brenner ESA bokstavelig talt av 1,5 milliarder euro.

Derfor er romsonden på forhånd testet på alle tenkelige måter. Testene er blant annet gjennomført i ESAs store romsimulator – et 10 meter bredt og 15 meter høyt vakuumkammer som kan etterligne de forholdene JUICE-sonden vil møte på reisen.

Simulatoren har blant annet testet om sondens uvanlig store solcellepaneler på i alt 85 m² – de største noen gang på et interplanetarisk romfartøy – virker som de skal.

Ved oppskytingen er de i alt ti panelene foldet sammen i Ariane 5-raketten, og det blir helt avgjørende for oppdraget at de folder seg ut på riktig måte.

Solpanelene skal både sørge for at sonden har nok drivstoff til hele reisen, og at det er strøm til de vitenskapelige instrumentene om bord.

Når den 6,2 tonn tunge romsonden er sendt ut i verdensrommet og panelene er foldet ut, vil ESAs operatører trolig puste lettet ut. Men det vil fortsatt ligge en rekke utfordringer foran dem.

På reisens første del må sonden gjennom flere tette forbiflyvninger av jorden, månen og Venus før den endelig setter kurs utover i solsystemet, mot Jupiter.

Derfor må både sonden og panelene tåle store temperatursvingninger – fra 250 varmegrader når den er nær Venus, til 180 minusgrader ute ved Jupiter– der den også utsettes for voldsom stråling fra gasskjempen.

Hvis alt klaffer, kommer JUICE fram til Jupiter og planetens måner etter om lag åtte års reise. Av de i alt 80 månene skiller en kvartett på fire seg ut: Io, Europa, Ganymedes og Callisto. De går under fellesbetegnelsen de galileiske månene fordi de ble oppdaget av Galileo Galilei, som så dem i kikkert i 1610.

Tre av fire måner har mengder av vann

Månen Io ligger nærmest Jupiter og er den kloden i solsystemet som har den kraftigste vulkanske aktiviteten – men det er de tre andre som er interessante for JUICE-sonden.

De viser nemlig spor etter enorme mengder flytende vann – og dermed også mulighet for liv. Selv om månene er dekket av over hundre kilometer tykk is, har de sannsynligvis et søkkvått indre i form av hav som astronomene mener inneholder minst ti ganger så mye vann som havene på jorden.

Målinger foretatt av romsonden Galileo midt på 1990-tallet viste at Jupiters magnetiske feltlinjer forvrenges i området rundt Europa på en måte som tyder på en elektrisk ledende væske i månens indre. Den mest opplagte kandidaten er saltvann, som er en god strømleder.

Med Hubble-romteleskopet har astronomer senere funnet bevis for geysirer som spyr vanndamp 160 kilometer ut i verdensrommet gjennom sprekker i Europas is.

Rundt Ganymedes er det observert tilsvarende forstyrrelser av Jupiters magnetfelt, og også her har Hubble-teleskopet styrket mistanken om flytende vann ved å påvise spor etter vannmolekyler i månens ultratynne atmosfære.

Dessuten ser også Callisto ut til å påvirke Jupiters magnetfelt, selv om indikasjonene på hav under isen ikke er like sikre her.

Atmosfærene på månene er altfor tynne til at flytende vann kan eksistere på overflaten, men påvirkningen fra Jupiters gravitasjonsfelt gjør at det kan finnes lenger nede.

På samme måte som jorden og månen trekker på hverandre, drar gasskjempen så voldsomt i månene sine at det oppstår en tidevannseffekt som varmer opp de indre ismassene til smeltepunktet.

Vann og liv henger sammen

Astronomenes interesse for flytende vann skyldes at vi her på jorden kan finne liv overalt der vannet ikke er frosset til is. Selv på de dypeste havbunnene finnes det hydrotermiske kilder som både leverer varme, mineraler og salter som er nødvendige for livet.

Kanskje er de tre jupitermånene, akkurat som søstermånen Io, vulkansk aktive, men bare nede på bunnen av havene i stedet for på overflaten. Det ville skape miljøer rundt hydrotermiske kilder, som vi kjenner fra jorden.

JUICE-sonden får heldigvis mer enn én sjanse til å samle inn data ved hver måne. I løpet av de tre årene sonden går i bane rundt Jupiter, vil den i alt foreta om lag tretti forbiflyvninger av månene. Med det medbrakte magnetometeret vil sonden forhåpentligvis levere de endelige bevisene for at havene på månene finnes.

Med spektrometrene sine skal romfartøyet dessuten snuse opp de molekylene som finnes i månenes atmosfærer, og som blant annet på Europa kan stamme fra geysirene.

Callisto får besøk 12 ganger i en høyde ned til 200 kilometer over overflaten. Her skal romsonden også undersøke hvorfor månen har en tynn atmosfære av CO₂, oksygen og hydrogen som hele tiden blir fornyet.

Radar ser gjennom isdekket

Ved Ganymedes kan JUICE-sonden foreta ekstra grundige studier når den avslutter oppdraget sitt ved å gå i en stabil bane rundt månen i 500 kilometers høyde. Det gir god tid til å samle data om både overflaten, undergrunnen og den tynne atmosfæren.

Ganymedes er med en diameter på 5260 kilometer den største månen i solsystemet og faktisk større enn planeten Merkur. JUICE-sonden vil forsøke å finne ut hva som er under overflaten.

Blant romsondens i alt ti instrumenter finner vi radaren RIME, som kan skanne isen ned til ni kilometers dybde. Isen er mye tykkere enn det, men radaren kan avsløre sprekker i undersiden der det flytende vannet er nærmere overflaten.

Dermed kan radarmålingene en gang for alle slå fast at Ganymedes ikke er en bunnfrossen isklode.

JUICE-sonden vil holde seg i bane rundt månen i et års tid og jevnlig bruke rakettmotoren sin til å justere flyhøyden. Når den ikke har mer drivstoff igjen, mot slutten av 2035, vil sonden gradvis miste høyde og ende med å styrte på månens overflate.

Forhåpentligvis har sonden da skaffet forskerne så detaljerte data at de kan få svar på alle spørsmålene om ismånenes skjulte hav.

Ellers må astronomene sette sin lit til en annen romsonde, som etter planen ankommer i 2030.

Nasas sonde Europa Clipper, som sendes av sted i oktober 2024, skal i løpet av en rekke forbiflyvninger av Europa blant annet prøve å fange opp spor av salter, aminosyrer, karbon, oksygen, svovel og andre av livets byggeklosser.

Dermed blir Jupiters store måner blant de mest populære reisemålene for romfarten det neste tiåret – for det er nettopp her vi kanskje kan finne bevisene for at liv kan oppstå på fjerne kloder i solsystemet, helt uavhengig av livet på jorden.