Jupiters radioutsläpp kan avslöja haven på dess iskalla månar, säger planetgeologer

Bland de mest spännande destinationerna i solsystemet är Jupiters iskalla månar Europa, Ganymedes och Callisto. Medan yttemperaturen på dessa kroppar är svalt -160 °C, tror astronomer att de alla gömmer oceaner av flytande vatten under sina isiga ytor. Det väcker den spännande möjligheten att dessa månar har alla ingredienser som krävs för livet.

Så det är ingen överraskning att astronomer vill titta närmare på dessa platser och i slutändan besöka och prova vattnet som ligger under. Men innan det kan hända måste de mäta och karakterisera haven för att bättre förstå deras storlek, sammansättning och potential för liv.

En viktig fråga är alltså hur man bäst gör detta.

Idag får vi ett slags svar tack vare Andrew Romero-Wolfs och kompisars arbete vid Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. Dessa killar har kommit på ett nytt sätt att mäta den inre strukturen i dessa hav med hjälp av ett slags markpenetrerande radarsystem.

Det som är intressant med deras förslag är att det är enormt robust och relativt billigt eftersom radiovågorna kommer att tillhandahållas av Jupiter själv, en av de mest bullriga radiokällorna i solsystemet.

Markpenetrerande radar fungerar genom att stråla radiovågor in i jorden och lyssna efter reflektioner från gränserna mellan lager och till och med från begravda föremål. Förutsatt att den är tillräckligt känslig bör denna mekanism lätt kunna upptäcka gränserna mellan is och vatten mellan vatten och sten.

Den har faktiskt använts på olika uppdrag för att bättre förstå andra planeter, som den europeiska rymdorganisationens Mars Express-sond och Mars Reconnaissance Orbiter byggd av Jet Propulsion Laboratory.

Ju mer kraftfull radarn är, desto större information kan den naturligtvis skicka tillbaka. Och däri ligger ett problem. Kraft är en begränsad resurs på alla rymduppdrag, särskilt en till Jupiter där dess avstånd från solen dramatiskt begränsar mängden tillgänglig solenergi.

Ange Romero-Wolf och kompisar. Dessa killar påpekar att Jupiter i sig är en kraftfull utsändare av radiovågor med exakt de tiotals meter, eller dekameter, våglängder som är användbar för markpenetrerande radar. Faktum är att Jupiters utsläpp vid dessa våglängder är cirka 3 000 gånger starkare än den galaktiska bakgrunden. Detta har gett dem idén om ett nytt förhållningssätt till problemet.

Deras idé är att placera en sond mellan Jupiter och dess mål, till exempel Europa. Denna sond lyssnar efter radiosignaler som genereras av planeten när de går mot månen. Den lyssnar sedan efter eventuella reflektioner från månens inre struktur.

Planetgeologer på jorden kan sedan använda denna information för att bygga en detaljerad bild av månens struktur och eventuella hav som den kan dölja. Ett instrument placerat mellan den isiga månen och Jupiter kunde ta prov på [dekametrisk radio]-emission tillsammans med dess ekon som reflekteras i målmånens islager, säger de.

Den stora fördelen med denna idé är att den är helt passiv – rymdfarkosten behöver inte generera några radiovågor alls, bara för att lyssna efter dem. Det förenklar designen, minskar kostnaderna och ökar chanserna att lyckas, eftersom det är mindre som kan gå fel. Den passiva karaktären hos denna teknik fungerar som riskminskning i händelse av fel på radarsändaren, säger de.

Det finns utmaningar såklart. En av dem är att Jupiters emissioner av dekameterradiovågor är mycket komplexa och varierande.

Dessa vågor genereras av laddade partiklar som rör sig genom planetens magnetfält. De genererar radiovågor med frekvenser på mellan 10 och 40 MHz. Och de är mycket riktade. På jorden upptäcker vi bara denna strålning när vissa delar av Jupiter är vända mot oss, vilket antyder att dessa partiklar företrädesvis är fångade i vissa delar av fältet.

Dessutom påverkas dessa radioemissioner starkt av interaktionen mellan Jupiters magnetfält och dess satelliter, särskilt Io. Solen spelar också en roll eftersom dess magnetfält också interagerar med Jupiters. Det skapar en komplex mix.

Mycket av denna variation kan kompenseras av utformningen av uppdraget som mäter radiovågorna på väg till månen samt reflektionerna på vägen tillbaka. Ändå kommer komplexiteten i detta scenario att ge intressant underhållning för dataanalytikerna.

Det är en intressant idé, inte minst på grund av dess potential att sänka kostnaderna för ett framtida uppdrag. Den europeiska rymdorganisationen planerar för närvarande ett uppdrag kallat Jupiter Icy Moon Explorer eller JUICE att skicka till det jovianska systemet 2022. NASA har mindre välutvecklade planer. Det borde vara möjligt för båda myndigheterna att utnyttja denna idé.

På ett eller annat sätt borde vi någon gång på 2030-talet ha en mycket bättre uppfattning om arten av vattendjupen på dessa kroppar.

Ref: arxiv.org/abs/1404.1876 : En passiv sond för underjordiska hav och flytande vatten i Jupiters iskalla månar

Dölj