Umulig måne forbløffer forskerne: solsystemets raring

Den roterer motsatt vei som planeten sin, sender ut mørke geysirer i rommet og endrer overflaten sin. Nå vil astronomene spidde solsystemets raring.

Året er 2038. I en kald og fjern avkrok av solsystemet vårt nærmer en liten romsonde seg en av de merkeligste klodene som vår planetariske bakgård kan diske opp med.

Mens sonden kommer stadig nærmere, spruter mørke søyler opp fra den iskalde overflaten. Nå skal Neptuns mystiske måne avsløres.

Siden 1989, da romsonden Voyager 2 som den første og hittil eneste fløy forbi Neptun og planetens 14 måner, har den største av månene – Triton – fascinert astronomene. Den har mange underlige karaktertrekk.

Den roterer feil vei rundt planeten sin, er dekket av frosset nitrogen, og gjennom sprekker i isen velter mystiske, mørke søyler ut i verdensrommet.

De så langt eneste bildene av Triton ble tatt av Voyager 2-sonden i 1989. Om lag 40 prosent av månens overflate er kartlagt.

© NASA

Om søylene stammer fra et enormt indre hav som der det finnes biologisk liv, vet ikke forskerne. Det er det de vil ha sonden Trident til å finne svar på.

Små sonder med store resultater

En septembernatt i 1846 ble den tyske astronomen Johann Gottfried Galle den første som fikk øye på Neptun på nattehimmelen. Og bare 17 dager senere ble den største månen, Triton, oppdaget av den britiske astronomen William Lassell.

I dag, over 150 år senere, vet vi ikke mye mer om Triton enn observasjonene med Voyager 2 klarla i 1989. Blant annet har bare 40 prosent av månens overflate blitt kartlagt.

Men på slutten av 2030-årene vil romsonden Trident i løpet av en to uker lang forbiflyvning forhåpentligvis avsløre Tritons siste hemmeligheter.

Før Trident-sonden kan bli sendt av sted mot Neptun, må prosjektet imidlertid først bli valgt ut av Nasa. Trident konkurrerer mot tre andre prosjekter i Nasas Discovery-program, som er mindre, billigere og mer målrettede enn de større flaggskipprosjektene.

Mars Insight-prosjektet ble valgt ut i den siste runden av NASAs Discovery-program. Sonden skulle bore fem meter ned i bakken, men måtte i januar 2021 gi opp etter bare 50 cm.

© JPL-Caltech/NASA

Men selv om budsjettene er små, er det ikke sikkert at oppdagelsene blir det. Blant tidligere eksempler på Discovery-prosjekter er for eksempel Kepler-teleskopet, som har oppdaget mer enn 2600 planeter som går i bane rundt andre stjerner enn solen.

I denne omgangen konkurrerer Trident mot sondene DAVINCI+ og VERITAS, som skal til Venus, og IVO-sonden, som skal til Jupiter-månen Io.

Nasa velger ut høyst to av dem, og spesiell Venus-sondene har kommet i høy kurs etter at astronomene i september 2020 offentliggjorde funnet av det biologiske molekylet fosfin i atmosfæren til planeten.

Louise M. Prockter er den ledende forskeren for Trident-prosjektet, og hun krysser fingrene for at Tritons mysterier fanger Nasas interesse.

Trident-sonden er oppkalt etter den romerske havgudens Neptuns trefork, og nettopp mulighetene for et saltvannshav under isen er en av grunnene til at Triton er så interessant for astronomene.

Triton konkurrerer mot Venus og vulkanmåne

Trident kjemper mot en sonde som skal til Jupiter-månen Io, og to sonder som skal til Venus – som etter funnet av et biologisk molekyl i atmosfæren har klatret til topps blant kandidatene for liv utenfor jorden.

© GSFC/NASA

DAVINCI+ leter etter livsmolekyl

Romsonden DAVINCI+ skal dale ned gjennom atmosfæren til Venus og finne svar på hvordan planeten ble forvandlet fra en temperert planet til et 465 grader varmt helvete. Instrumentene skal lete etter det organiske molekylet fosfin i atmosfæren og blant annet gi svar på om Venus en gang har hatt hav på overflaten.

© NASA

IVO undersøker ildsprutende måne

Jupiter-månen Io er den vulkansk mest aktive kloden i solsystemet. Med romsonden IVO vil astronomene undersøke hvordan den vulkanske magmaen blir dannet på månen. En av teoriene går ut på at Io har et flytende hav av magma under overflaten som hele tiden leverer ammunisjon til de kraftige vulkanutbruddene.

© NASA

VERITAS kikker inn under Venus-skyer

Etter planen skal VERITAS-sonden sendes opp i 2026. Med et radarsystem vil VERITAS kartlegge overflaten under de tykke skyene rundt Venus for å avklare om planeten en gang har hatt betingelser for liv. Sonden tar med også sensorer som kan måle gravitasjonsfelt og avsløre hvordan planetens indre er bygget opp.

«Med den svært begrensede kunnskapen om Triton venter flere mysterier på å bli løst. Et av dem er om det gjemmer seg et hav under overflaten. Et annet mysterium er hvorfor overflaten er så ung. Og vi vil gjerne vite hva som står bak de søylene som spys ut fra overflaten», sier Prockter.

Flytende vann gir liv

På jorden er flytende vann nesten alltid garanti for biologisk liv, og flere av månene i solsystemet, for eksempel Enceladus (Saturn) og Europa (Jupiter), kan ifølge astronomene være hjemsteder for liv, siden de har flytende saltvannshav under isen.

Tidligere sonder har målt den såkalte dopplerforskyvningen under forbiflyvning av månene og dermed avslørt hvor mye det indre flytter på seg. Sondene har i den forbindelse observert så store forskyvninger av for eksempel Europas indre at det bare kan være synonymt med et indre, flytende lag.

Det kan virke merkelig at en kald måne milliarder av kilometer fra solen kan ha flytende vann, men forklaringen er tyngdepåvirkningen fra den planeten månen går i bane rundt.

Jupiter og Neptun skaper på grunn av sin enorme masse en kraftig tidevannseffekt i månene som går i bane rundt dem. Tyngdekraften river og sliter i månenes indre, og energien varmer isen dypt under overflaten slik at den smelter og blir flytende.

Et hav under isen kan også forklare hvorfor Tritons overflate ser så ung ut. Bevegelsene og energien fra et hav kan nemlig ha skapt de endringene i isoverflaten på månen som har gjort Tritons overflate yngre.

«Jeg vet ikke hvordan man ellers kunne skape nok energi til å fornye overflaten på Triton i løpet av 10–50 millioner år uten en betydelig varmekilde under overflaten», forklarer Prockter.

Måner som Enceladus og Europa dannet havene sine allerede da de ble skapt, gjennom en prosess som kalles differensiering, der månene ble bygget opp lag for lag. Men igjen skiller Triton seg ut fra mengden.

Neptun halte Triton i land

Triton er den eneste store månen i solsystemet som roterer i motsatt retning i forhold til planeten sin – og ikke nok med det.

Mens de fleste måner går i bane i noenlunde samme plan som planetens ekvator, beveger Triton seg med en vinkel på 23 grader.

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 skjeve kretsløpet har fått astronomene til å framsette en teori om at Triton ikke alltid har hørt sammen med Neptun. Kanskje har månen vært en del av Kuiperbeltet – et belte av asteroider og kometer som ligger lenger vekk fra solen enn Neptun, der vi blant annet finner dvergplaneten Pluto.

Med tiden kan Triton ha blitt fanget inn av Neptuns tyngdekraft og fått sin nåværende bane. I den prosessen kan havet under isen ha blitt skapt.

«Tritons hav ble antagelig dannet under den begivenheten som fanget inn månen i en bane rundt Neptun. Dessuten betyr skjevheten i bevegelsesplanet at tidevannspåvirkningene varmer opp Triton på en annerledes måte enn for eksempel Europa og Enceladus», forklarer Prockter.

Is-eksplosjoner kan skape geysirer

Voyager 2s observasjoner av Tritons sørpol i 1989 viste at omkring åtte kilometer høye, mørke geysirer av et ukjent, mørkt materiale – kanskje støv eller stein – reiser seg fra overflaten. Geysirene kan være enda et tegn på at månen har vann under isen.

Svart røyk og livlig atmosfære gjør Triton til en raring

Mystiske geysirer som kanskje stammer fra eksploderende is. Et gigantisk hav. Og en overflate som fortsetter å fornye seg. Tritons kjennetegn gjør månen til den mest særpregede kloden i solsystemet.

Ken Ikeda Madsen

1. Ionosfære er den kraftigste i solsystemet

Tritons ionosfære – den delen av atmosfæren som består av partikler med elektrisk ladning, sendt ut av solen – er ti ganger mer aktiv enn på noen annen måne i solsystemet. Men siden Triton befinner seg så langt fra stjernen vår, må ukjente mekanismer sette fart på ionosfæren.

Ken Ikeda Madsen

2. Overflaten er evig ung

Triton er like gammel som de andre himmellegemene i solsystemet – 4,6 milliarder år. Likevel holder månens overflate seg ung. Astronomene mener at overflaten, som er nærmest fri for krater, bare er om lag 10 millioner år gammel.

Ken Ikeda Madsen

3. Isen kan gjemme på et hav

Selv Triton er dekket av tykk is, avsetter Neptuns tyngdepåvirkning så mye energi i månen at isen dypt nede kan ha smeltet og dannet et hav. Hvis månens kjerne samtidig er geologisk aktiv, kan de nødvendige betingelsene for liv være oppfylt.

Ken Ikeda Madsen

4. Mørke geysirer skyter opp fra overflaten

Tritons geysirer skyldes enten trykket fra et skvulpende hav som får materiale til å sprute ut gjennom sprekker i isen, eller at den begrensede mengden sollys varmer opp mørkt materiale under isen, slik at trykket stiger og det oppstår eksplosjoner.

Ken Ikeda Madsen

Denne formen for isvulkanisme er nemlig kjent fra blant annet månen Europa, som går i bane rundt Jupiter, der 200 kilometer høye geysirer av vann spruter ut gjennom sprekker i overflaten og omgående fryser til is ved møtet med verdensrommet.

Den kraftige tidevannspåvirkningen fra Jupiter får de flytende vannmassene under Europas is til å presse så hardt at det oppstår sprekker i overflaten. Noe lignende kan være på ferde i Tritons indre, men astronomene mistenker også at solen spiller en rolle.

Neptun og Triton befinner seg gjennomsnittlig 4,5 milliarder kilometer fra solen, noe som er 30 ganger lenger vekk fra stjernen enn jorden. Men selv om solens stråler gir lite varme så langt ute, kan energien likevel spille en rolle når de mystiske søylene oppstår:

Europas geysirer er 200 kilometer høye og fryser til is i samme sekund som de treffer det iskalde verdensrommet.

© Mark Garlich/SPL

«Det er kanskje nok til å varme opp det mørke laget ned under nitrogenisen. Når det mørke materialet blir varmere, utvider det seg litt og skaper et overtrykk og en senere eksplosjon gjennom isen og ut i den tynne atmosfæren», sier Prockter.

Siste sjanse på 100 år

Trident skal etter planen sendes av sted i oktober 2025, alternativt i 2026. Tidspunktet er nøye utvalgt, basert på Jupiters bane.

På det tidspunktet befinner jorden og Jupiter seg i en posisjon i forhold til hverandre som gjør det mulig å bruke Jupiters enorme masse – planeten veier 318 ganger mer enn jorden – til å slynge Trident ut i den banen som til slutt bringer den hele veien ut til Neptun.

Teknologien kalles gravity assist fordi man utnytter tyngdepåvirkningen fra en planet til å sende en romsonde videre ut i solsystemet med et minimalt forbruk av rakettdrivstoff.

🎬 Jupiter kaster Trident dypere ut i verdensrommet

Det foregår ikke i en direkte linje når sonden Trident skal bygge opp fart til reisen langt ut i solsystemet – både jorden, Venus og Jupiter skal gi en dytt.

Når Trident etter planen ankommer Triton i 2038 og i løpet av 13 dager skal fotografere og måle opp månen, er det kanskje siste sjanse på svært lenge.

I begynnelsen av 2040-tallet har Neptun og Triton nådd et punkt der lyset fra solen, på grunn av månens skjeve rotasjon omkring Neptun blir for svakt på de mørke geysirene på sørpolen som astronomene vil utforske nærmere. Siden Neptun bruker 165 år på en rundt rundt solen, kan det bli 100 til neste sjanse.

Så ikke bare må Louise Prockter og de andre forskerne på Trident-prosjektet beseire de tre konkurrentene i kampen om Nasas gunst – de er også under stort tidspress for å rekke å komme seg ut til solsystemets raring.