Emisje radiowe Jowisza mogą odsłonić oceany na jego lodowych księżycach, mówią geolodzy planetarni

Do najbardziej ekscytujących miejsc w Układzie Słonecznym należą lodowe księżyce Jowisza: Europa, Ganimedes i Kallisto. Chociaż temperatura powierzchni tych ciał wynosi -160°C, astronomowie uważają, że wszystkie one kryją pod swoimi lodowymi powierzchniami oceany płynnej wody. To rodzi intrygującą możliwość, że te księżyce mają wszystkie składniki potrzebne do życia.

Nic więc dziwnego, że astronomowie chcą dokładniej przyjrzeć się tym miejscom, a ostatecznie odwiedzić i pobrać próbki wody znajdującej się pod nimi. Ale zanim to się stanie, muszą zmierzyć i scharakteryzować oceany, aby lepiej zrozumieć ich rozmiar, skład i potencjał życia.

Ważnym pytaniem jest zatem, jak najlepiej to zrobić.

Dziś otrzymujemy swego rodzaju odpowiedź dzięki pracy Andrew Romero-Wolf i kumpli z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii. Ci faceci wymyślili nowy sposób mierzenia wewnętrznej struktury tych oceanów za pomocą pewnego rodzaju radaru penetrującego grunt.

Interesujące w ich propozycji jest to, że jest ona niezwykle wytrzymała i stosunkowo tania, ponieważ fale radiowe będą dostarczane przez samego Jowisza, jedno z najgłośniejszych źródeł radiowych w Układzie Słonecznym.

Radar penetrujący ziemię działa, kierując fale radiowe do Ziemi i nasłuchując odbić od granic między warstwami, a nawet od zakopanych obiektów. Pod warunkiem, że jest wystarczająco czuły, mechanizm ten powinien z łatwością wykrywać granice między lodem a wodą między wodą a skałą.

Rzeczywiście, był używany w różnych misjach, aby lepiej zrozumieć inne planety, takie jak sonda Mars Express Europejskiej agencji kosmicznej i Mars Reconnaissance Orbiter zbudowany przez Jet Propulsion Laboratory.

Oczywiście im mocniejszy radar, tym więcej informacji może odesłać. I w tym tkwi problem. Energia jest ograniczonym zasobem w każdej misji kosmicznej, szczególnie w misji do Jowisza, gdzie odległość od Słońca drastycznie ogranicza ilość dostępnej energii słonecznej.

Wejdź do Romero-Wolf i kumpli. Ci faceci wskazują, że sam Jowisz jest potężnym emiterem fal radiowych o długości fali dokładnie dziesiątek metrów lub dekametrów, która jest użyteczna dla radaru penetrującego ziemię. W rzeczywistości emisje Jowisza na tych długościach fal są około 3000 razy silniejsze niż tło galaktyczne. To dało im pomysł na nowatorskie podejście do problemu.

Ich pomysł polega na umieszczeniu sondy między Jowiszem a jego celem, na przykład Europą. Sonda ta nasłuchuje sygnałów radiowych generowanych przez planetę, gdy zmierzają w kierunku Księżyca. Następnie nasłuchuje wszelkich odbić od wewnętrznej struktury księżyca.

Geolodzy planetarni na Ziemi mogą następnie wykorzystać te informacje do zbudowania szczegółowego obrazu struktury księżyca i wszelkich oceanów, które może on ukrywać. Mówią, że instrument znajdujący się między lodowym księżycem a Jowiszem mógłby próbkować emisję [radia dekametrycznego] wraz z jej echami odbitymi w warstwie lodu docelowego księżyca.

Dużą zaletą tego pomysłu jest to, że jest całkowicie pasywny — statek kosmiczny nie musi w ogóle generować fal radiowych, a jedynie ich nasłuchiwać. Upraszcza to projekt, zmniejsza jego koszt i zwiększa szanse powodzenia, biorąc pod uwagę, że mniej rzeczy może się nie udać. Mówią, że pasywny charakter tej techniki służy zmniejszeniu ryzyka w przypadku awarii nadajnika radarowego.

Oczywiście są wyzwania. Jednym z nich jest to, że emisja dekametrowych fal radiowych Jowisza jest bardzo złożona i zmienna.

Fale te są generowane przez naładowane cząstki poruszające się w polu magnetycznym planety. Generują fale radiowe o częstotliwościach od 10 do 40 MHz. I są bardzo kierunkowe. Na Ziemi wykrywamy to promieniowanie tylko wtedy, gdy niektóre części Jowisza są skierowane w naszą stronę, co oznacza, że ​​cząstki te są preferencyjnie uwięzione w określonych częściach pola.

Co więcej, na te emisje radiowe duży wpływ ma interakcja między polem magnetycznym Jowisza a jego satelitami, zwłaszcza Io. Słońce również odgrywa pewną rolę, ponieważ jego pole magnetyczne oddziałuje również z Jowiszem. To tworzy złożoną mieszankę.

Wiele z tych różnic można zrekompensować projektem misji, który mierzy fale radiowe w drodze na Księżyc, a także odbicia w drodze powrotnej. Niemniej jednak złożoność tego scenariusza zapewni ciekawą rozrywkę dla analityków danych.

To ciekawy pomysł, nie tylko ze względu na jego potencjał do obniżenia kosztów przyszłej misji. Europejska agencja kosmiczna planuje obecnie misję o nazwie Jupiter Icy Moon Explorer lub JUICE, która ma zostać wysłana do systemu Jowisza w 2022 roku. NASA ma mniej rozwinięte plany. Każda agencja powinna mieć możliwość wykorzystania tego pomysłu.

Tak czy inaczej, powinniśmy mieć znacznie lepsze wyobrażenie o charakterze głębin wodnych na tych ciałach w latach 30. XX wieku.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1404.1876 : Sonda pasywna dla oceanów podpowierzchniowych i wody w stanie ciekłym w lodowych księżycach Jowisza

ukryć