Mapy promieniowania na Europie a poszukiwanie śladów życia

Promieniowanie z Jowisza może niszczyć cząsteczki na powierzchni Europy. Materia pochodząca z oceanów Europy, która wydostaje się na powierzchnię będzie bombardowana promieniowaniem, które szybko będzie niszczyło jakiekolwiek biosygnatury czy chemiczne oznaki, które mogłyby świadczyć o obecności życia w oceanie. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Najnowsze mapy promieniowania docierającego do powierzchni lodowego księżyca Jowisza, Europy pozwalają naukowcom określić gdzie powinni patrzeć – i jak głęboko muszą sięgnąć – poszukując oznak przyjazności dla życia oraz biosygnatur.

Odkąd sonda Galileo dostarczyła nam silnych dowodów na obecność globalnego oceanu pod lodową skorupą Europy w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, naukowcy uważają ten księżyc za jedno z najbardziej obiecujących miejsc w Układzie Słonecznym do poszukiwania składników życia. Mamy także dowody na słoną wodę pod powierzchnią, starającą się przedostać na powierzchnię.

Badając tę materię z wnętrza, naukowcy opracowujący przyszłe misje, mają nadzieję dowiedzieć się więcej o tym czy ocean Europy sprzyja powstawaniu życia. Niemniej jednak powierzchnia Europy  jest bezustannie i intensywnie bombardowana promieniowaniem Jowisza. To promieniowanie może niszczyć lub zmieniać materię transportowaną na powierzchnię, przez co naukowcy mogą mieć trudności z określeniem czy owa materia faktycznie stanowi odpowiednik tej znajdującej się w oceanie pod powierzchnią.

Z uwagi na nadchodzące pierwsze sondy, których celem będzie eksploracja Europy, naukowcy wzięli się do rozwiązania niektórych problemów: gdzie promieniowanie jest najbardziej intensywne? Jak głęboko docierają energetyczne cząstki? Jak owo promieniowanie wpływa na to, co znajduje się na i pod powierzchnią – włącznie z biosygnaturami, które mogłyby wskazywać na istnienie życia.

Najnowszy artykuł naukowy opublikowany dzisiaj w periodyku Nature Astronomy stanowi najbardziej kompletny model i mapę promieniowania na Europie. Głównym autorem opracowania jest Tom Nordheim, badacz z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie.

“Jeżeli chcemy zrozumieć co się dzieje na powierzchni Europy i jaki ma to związek z oceanem, musimy przede wszystkim zrozumieć promieniowanie. Czego poszukujemy analizując materię pochodzącą z warstwy podpowierzchniowej? Czy powie nam ona co się znajduje w oceanie czy jedynie co się stało z materią wskutek promieniowania?”

Wykorzystując dane z przelotu sondy Galileo w pobliżu Europy dwie dekady temu oraz pomiary elektronów wykonane przez sondę Voyager 1, Nordheim wraz ze swoim zespołem bliżej przyjrzał się elektronom uderzającym w powierzchnię księżyca. Badacze odkryli, że dawki promieniowania różnią się w zależności od lokalizacji. Najsilniejsze promieniowanie skoncentrowane jest w strefach wokół równika, a maleje im bliżej biegunów.

Po naniesieniu na mapę, strefy silnego promieniowania przyjmują kształty owalne połączone wąskimi końcami, które pokrywają ponad połowę księżyca.

Teraz naukowcy wiedzą gdzie znajdują się obszary najmniej zmienione przez promieniowanie. To może być kluczowa informacja dla badaczy konstruujących sondę Europa Clipper (JPL), która po wejściu na orbitę wokół Jowisza będzie monitorowała Europę w trakcie 45 bliskich przelotów w jej pobliżu. Sonda może zostać wyniesiona w przestrzeń kosmiczną już w 2022 roku, a na jej pokładzie znajdą się kamery, spektrometry, instrumenty badające plazmę oraz radary – wszystko w celu zbadania składu powierzchni księżyca i jego oceanów, oraz materii uwalnianej z powierzchni Europy.

W swoim najnowszym artykule, Nordheim nie ograniczył się jedynie do dwuwymiarowej mapy. Poszedł o krok dalej badając jak głęboko pod powierzchnię dociera promieniowanie. Tym samym udało się stworzyć trójwymiarowe modele najbardziej intensywnego promieniowania na Europie. Wyniki mówią nam jak głęboko naukowcy muszą się wkopać lub wwiercić podczas potencjalnych przyszłych misji lądowników, aby odkryć jakiekolwiek biosygnatury.

Odpowiedź waha się od 10-20 centymetrów w strefach najsilniejszego promieniowania, do 1 centymetra na wyższych szerokościach i w pobliżu biegunów księżyca.

Aby dojść do tych wniosków Nordheim przetestował wpływ promieniowania na aminokwasy, które są najprostszymi cząsteczkami kwalifikującymi się jako potencjalne biosygnatury.

Obecnie zespół misji Europa Clipper analizuje możliwe trajektorie lotu i proponowane przeloty nad wieloma regionami Europy, które doświadczają najniższych ilości promieniowania.

Źródło: NASA