Könnte der Ozean unter der eisigen Oberfläche Europas Leben beherbergen? Europa Clippers machen sich auf den Weg, es herauszufinden

Künstlerische Darstellung der Europa Clipper-Sonde beim Überflug von Europa

Der Moment, als die Sonde Europa Clipper gestartet wurde

Einführung

Der Jupitermond Europa gilt als eines der Objekte im Sonnensystem, auf dem am wahrscheinlichsten Leben vorkommt. Nun ist eine Sonde in See gestochen, um die potenziell bewohnbare Umgebung des Planeten zu erkunden.

Am 15. Oktober um 0:06 Uhr Pekinger Zeit wurde die Europa Clipper-Sonde der National Aeronautics and Space Administration (NASA) nach mehrtägiger Verzögerung aufgrund der Auswirkungen von Hurrikanen vom Kennedy Space Center in Florida, USA, an Bord einer schweren SpaceX Falcon 9-Rakete in Richtung Europa, dem zweiten Mond des Jupiters, gestartet, um auf diesem Jupitermond nach einer Umgebung zu suchen, die Leben ermöglichen könnte.

Als größte bisher von der NASA gebaute Planetensonde wiegt Europa Clipper etwa 6 Tonnen, was dem Gewicht eines afrikanischen Elefanten entspricht . Wenn das Sonnensegel entfaltet ist, beträgt seine maximale Breite etwa 30,5 Meter und ist damit breiter als ein herkömmliches Basketballfeld. Dem Plan zufolge soll es in etwa fünfeinhalb Jahren das Jupitersystem erreichen und mit der Erkundung Europas beginnen.

Solarmodule auf dem Europa Clipper

Der tiefe Ozean unter dem Eis

Die gesamte Kruste Europas besteht aus einer 15 bis 25 Kilometer dicken Eisschicht. Der darunterliegende Salzwasserozean ist tief und grenzenlos, mit einer Tiefe von 60 bis 150 Kilometern und der Wasservorrat ist doppelt so groß wie die Gesamtmenge aller Ozeane der Erde.

Seit Ende der 1990er Jahre bestätigen immer wieder verschiedene Anzeichen die Existenz dieses Ozeans und regen die menschliche Fantasie hinsichtlich seiner Geheimnisse an. Zu diesem Zweck trägt der Europa Clipper neun Präzisionsinstrumente an Bord, um festzustellen, ob in dieser Meereswelt lebensfreundliche Bedingungen herrschen.

Sie können fragen

Welche Art von Umgebung ist für die Existenz von Leben geeignet?

Im Rahmen des derzeit bekannten Lebens hat ein Ort das Potenzial, zur Wiege des Lebens zu werden, wenn er gleichzeitig über flüssiges Wasser, eine Energiequelle und kohlenstoffhaltige Verbindungen (also organische Materie) verfügt.

Auf der Erde sind Wasser und organische Stoffe allgegenwärtig und Sonnenlicht ist die Energiequelle, die die Pflanzen zur Photosynthese antreibt und so der gesamten Biosphäre Vitalität verleiht. Allerdings kann das Sonnenlicht im dunklen und tiefen Salzwasserozean Europas Hunderte von Metern Dunkelheit nicht durchdringen, was eine Photosynthese unmöglich macht. Ist es möglich, dass in einer solchen Umgebung Leben existiert?

Im Jahr 1977 wurden Wissenschaftler in einer Tiefe von fast 2.500 Metern in der Nähe eines vulkanischen Hotspots auf dem Boden des Pazifischen Ozeans Zeugen eines weiteren Wunders des Lebens in der Unterwasserwelt. Zu ihrer Überraschung stellten sie fest, dass die hydrothermalen Tiefseequellen hier von üppigen Ökosystemen umgeben sind, in denen das Leben nicht auf Photosynthese, sondern auf Chemosynthese beruht, also auf der Gewinnung von Energie durch chemische Reaktionen.

Diese Entdeckung stellt das traditionelle Verständnis der Wissenschaftler von lebensfreundlichen Bedingungen völlig auf den Kopf. Zu diesem Zeitpunkt hatten die Wissenschaftler auch erkannt, dass Sonnenlicht keine notwendige Voraussetzung für die Existenz von Leben ist.

Die Übergangszone zwischen zwei verschiedenen Terrains auf Europa

Wärmequelle durch Jupiters Schwerkraft

Warum also kann das Meerwasser unter der dicken Eisschicht Europas flüssig bleiben?

Dies ist auf den Reibungswärmeeffekt der starken Schwerkraft des Jupiters zurückzuführen. Während sich Europa in seiner Umlaufbahn bewegt, wird seine Oberfläche durch die Schwerkraft des Jupiters gedehnt und entspannt, wodurch Wärme entsteht.

Damit der Ozean Europas jedoch für Leben bewohnbar wäre, wäre eine kontinuierliche Versorgung mit Rohstoffen erforderlich, um eine Art Chemosynthese zu ermöglichen. Diese Rohstoffe könnten aus hydrothermalen Quellen auf dem felsigen Meeresboden Europas stammen oder durch Material bereitgestellt werden, das aus der Eiskruste, der „Decke des Meeresbodens“, nach unten sickert.

Leider ist die genaue Funktionsweise dieser Mechanismen noch immer unklar und die Wissenschaftler müssen noch mehr Daten aus verschiedenen Blickwinkeln sammeln, um ihre Geheimnisse zu lüften. Allerdings mehren sich die Hinweise darauf, dass Materiestrahlen von der Oberfläche Europas in den Weltraum geschleudert werden. Wenn das Material tatsächlich aus dem Ozean stammt, wird die Messung seiner Zusammensetzung dabei helfen zu verstehen, wie bewohnbar dieser Ozean für Leben ist.

Der Moment, als die Sonde Europa Clipper gestartet wurde

Ein gewundener Weg der Erkundung

Rückblickend lassen sich Erkundungsmissionen zum Planeten Europa mindestens bis in die 1990er Jahre zurückverfolgen. Das Europa-Orbiter-Projekt der NASA wurde 2002 abgebrochen und auch das ehrgeizige Programm Jupiter Icy Moons Orbiter (Jimo) wurde 2005 abgebrochen . Die Begeisterung der Menschheit für die Erforschung Europas ist jedoch ungebrochen.

Im Jahr 2008 schlugen die NASA und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) gemeinsam die Europa-Jupiter-System-Mission – Laplace (EJSM-Laplace) vor, deren Ziel es ist, Orbiter zu Europa und Ganymed zu starten. Obwohl diese beiden Projekte im Jahr 2011 abgebrochen wurden, haben die darauffolgenden Starts des „Jupiter Icy Moons Explorer“ (Juice) der ESA und des „Europa Clipper“ der NASA der menschlichen Erforschung der Geheimnisse Europas neue Vitalität verliehen.

Juice wird im April 2023 gestartet und voraussichtlich im Juli 2031 sein Ziel erreichen, während Europa Clipper am 10. Oktober abheben wird. Die beiden Raumfahrzeuge werden drei Jahre lang Seite an Seite im Jupitersystem arbeiten, in der Hoffnung, irgendwann den ehrgeizigen Plan zu verwirklichen, der der EJSM-Laplace-Mission von 2008 ähnelt.

Eine umständliche Reise ins All

Allerdings ist es nicht so einfach, zum Jupiter zu fliegen . Sowohl Jupiter als auch die Erde umkreisen die Sonne in ihren jeweiligen Umlaufbahnen, wobei der durchschnittliche Abstand zwischen ihnen etwa 770 Millionen Kilometer beträgt, und die Treibstoffmenge, die ein Raumschiff transportieren kann, ist begrenzt. Um Treibstoff zu sparen, planen die Missionsplaner, Europa Clipper zuerst am Mars und dann an der Erde vorbeifliegen zu lassen, wobei die Schwerkraft beider Planeten als Schleuder zur Beschleunigung der Sonde genutzt wird.

Europa Clippers Umweg zum Jupiter

Nach fünfeinhalb Jahren und einem Flug von 2,9 Milliarden Kilometern wird Europa Clipper im April 2030 seine Triebwerke starten und in die Umlaufbahn des Jupiters eintreten. Bei der Ankunft am Jupiter wird die Sonde Europa nicht direkt umkreisen, sondern in einer geschickten Umlaufbahn um den Jupiter. Während dieser Zeit wird er Europa fast 50 Mal überfliegen und nach und nach eine globale Scankarte von Europa erstellen.

Während des Vorbeiflugs wird ein Magnetfeldinstrument an Bord die Tiefe und den Salzgehalt des Ozeans genau bestimmen. ein Massenspektrometer wird in der Lage sein, das Strahlmaterial zu „schmecken“ und seine Zusammensetzung zu analysieren; Ein Bodenradar wird die Eisdecke durchdringen, um das Vorhandensein von Wasser festzustellen. und ein Infrarotinstrument wird die Oberfläche nach Spuren organischer Stoffe absuchen und Wärmebilder erstellen.

Die neun wissenschaftlichen Instrumente werden die Wissenschaftler dabei unterstützen, Europas Ozean, seine geologische Struktur und seinen aktuellen Aktivitätsstatus vollständig zu enthüllen und so festzustellen, ob es im Untergrund von Jupiters Eismond Europa eine Umgebung gibt, die Leben ermöglichen könnte, was auch das Kernziel der NASA-Mission ist.

Seit Jahrzehnten glauben Planetenforscher, dass Ozeanwelten wie Europa potenzielle Lebensräume sein könnten. Obwohl Europa Clipper das Vorhandensein von Leben nicht direkt feststellen kann, ist es das erste Mal, dass Menschen eine Meereswelt gezielt und eingehend untersucht haben, um nach Anzeichen von Bewohnbarkeit zu suchen.

Sollten in Zukunft auf Europa irgendwelche Lebenszeichen gefunden werden, könnte eine Landesonde gestartet werden, um eine eingehendere Erkundung durchzuführen. Die von Clipper während dieser Mission gesammelten Oberflächenbeobachtungsdaten werden für die Planung dieser Folgemission von entscheidender Bedeutung sein.

Auf dieser fantastischen Reise zur Suche nach außerirdischem Leben ist Europa zweifellos ein Ziel voller Geheimnisse und Hoffnung. Mit dem Start des Europa Clipper hat die Menschheit einen weiteren wichtigen Schritt zur Aufklärung des Geheimnisses des Lebens im Universum getan.

Verweise

1. https://theconversation.com/nasas-europa-clipper-spacecraft-will-investigate-whether-an-icy-moon-of-jupiter-can-support-alien-life-240371

Zusammengestellt von: Liu Yun

Planung: Liu Kun, Zhang Chao, Yang Liu

Gutachter: Liu Yong, Forscher am National Space Science Center der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Botschafter für die Popularisierung der chinesischen Weltraumwissenschaften