Odkąd Galileo sonda dostarczyła przekonujących dowodów na istnienie globalnego oceanu pod powierzchnią Europy w latach 90. XX wieku. Naukowcy zastanawiali się, kiedy możemy wysłać kolejną misję na ten lodowy księżyc i poszukać możliwych oznak życia. Większość z tych koncepcji misji wymaga orbitera lub lądownika, który będzie badał powierzchnię Europy, przeszukując lodowy arkusz pod kątem oznak biosignature pojawiających się z wnętrza.
Niestety powierzchnia Europy jest ciągle bombardowana przez promieniowanie, które może zmienić lub zniszczyć materiał transportowany na powierzchnię. Korzystanie z danych z Galileo i Voyager 1 statek kosmiczny, zespół naukowców opracował niedawno mapę, która pokazuje, jak zmienia się promieniowanie na powierzchni Europy. Postępując zgodnie z tą mapą, przyszłe misje, takie jak NASA Europa Clipper będzie w stanie znaleźć miejsca, w których biosignatury najprawdopodobniej nadal będą istnieć.
Jak ujawniło wiele misji, badając powierzchnię Europy, księżyc doświadcza okresowych wymian między wnętrzem a powierzchnią. Jeśli we wnętrzu oceanu jest życie, materiał biologiczny można teoretycznie wynieść na powierzchnię, gdzie można go zbadać. Ponieważ promieniowanie z pola magnetycznego Jowisza zniszczyłoby ten materiał, ważne jest, aby wiedzieć, gdzie jest on najbardziej intensywny, jak głęboko sięga i jak może wpływać na wnętrze.
Jak wyjaśnił Tom Nordheim, naukowiec z NAS Propulsion Laboratory w najnowszym komunikacie prasowym NASA:
„Jeśli chcemy zrozumieć, co dzieje się na powierzchni Europy i jak to łączy się z oceanem pod spodem, musimy zrozumieć promieniowanie. Kiedy patrzymy na materiały, które wyszły z podpowierzchni, na co patrzymy? Czy to mówi nam, co jest w oceanie, czy też to stało się z materiałami po ich wypromieniowaniu? ”
Aby odpowiedzieć na to pytanie, Nordheim i jego koledzy zbadali dane z GalileoFlybys pomiarów Europy i elektronów z NASA Voyager 1 statek kosmiczny. Po dokładnym przyjrzeniu się elektronom wybuchającym na powierzchni Księżyca, Nordheim i jego zespół stwierdzili, że dawki promieniowania różnią się w zależności od lokalizacji. Najsilniejsze promieniowanie koncentruje się w strefach wokół równika, a promieniowanie zmniejsza się bliżej biegunów.
Badanie, które opisuje ich odkrycia, pojawiło się niedawno w czasopiśmie naukowym Natura pod tytułem „Zachowanie potencjalnych biosignatur na płytkiej powierzchni Europy”. Badanie było prowadzone przez Nordheim, a jego współautorem byli Kevin Hand (również z JPL) i Chris Paranicas z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory w Laurel, Maryland.
„To pierwsza prognoza poziomów promieniowania w każdym punkcie na powierzchni Europy i jest to ważna informacja dla przyszłych misji Europy”, powiedział Paranicas. Teraz, gdy naukowcy wiedzą, gdzie znaleźć regiony najmniej zmienione przez promieniowanie, będą mogli wyznaczyć obszary badań dla Europa Clipper, misja dowodzona przez JPL, która ma się rozpocząć już w 2022 r.
Ze względu na ich badania Nordheim i jego zespół wykroczyli poza konwencjonalną dwuwymiarową mapę, aby zbudować modele 3D, które zbadały, jak daleko pod powierzchnią przenika promieniowanie. Aby sprawdzić, jak głęboko materiał organiczny musiałby być zakopany, aby przetrwać, Nordheim i jego zespół przetestowali wpływ promieniowania na aminokwasy (podstawowe elementy budulcowe białek), aby dowiedzieć się, w jaki sposób narażenie Europy na promieniowanie wpłynęłoby na potencjalne biosignatury.
Wyniki wskazują, jak głębokie naukowcy będą musieli kopać lub wiercić podczas potencjalnej przyszłej misji lądownika Europa, aby znaleźć biosignatury, które mogłyby zostać zachowane. W strefach największego promieniowania wokół równika głębokość, na której można było znaleźć biosignatury, wynosiła od 10 do 20 cm (4 do 8 cali). Na środkowej i dużej szerokości geograficznej, bliżej biegunów, głębokości zmniejszają się do około 1 cm (0,4 cala). Jak wskazano ręcznie:
„Promieniowanie bombardujące powierzchnię Europy pozostawia odcisk palca. Jeśli wiemy, jak wygląda ten odcisk palca, możemy lepiej zrozumieć naturę wszelkich substancji organicznych i możliwych biosignatur, które mogą zostać wykryte w przyszłych misjach, niezależnie od tego, czy są to statki kosmiczne, które przelatują lub lądują w Europie. ”
Kiedy Europa Clipper misja dociera do systemu Jowisza, statek kosmiczny okrąży Jowisza i przeprowadzi około 45 lotów w pobliżu Europy. Ten zaawansowany zestaw instrumentów naukowych będzie obejmować kamery, spektrometry, plazmę i instrumenty radarowe, które badają skład powierzchni Księżyca, jego oceanu i materiału, który został wyrzucony z powierzchni.
„Zespół misji Europa Clipper bada możliwe ścieżki orbity, a proponowane trasy przebiegają przez wiele regionów Europy, w których poziom promieniowania jest niższy” - powiedział Hand. „To dobra wiadomość, patrząc na potencjalnie świeży materiał oceaniczny, który nie został silnie zmodyfikowany przez odcisk palca promieniowania”.
Dzięki tej nowej mapie promieniowania zespół misji będzie mógł zawęzić zakres możliwych miejsc badań. To z kolei zwiększy prawdopodobieństwo, że misja orbitera będzie w stanie rozstrzygnąć wielowiekową tajemnicę tego, czy w systemie Jowisza istnieje życie.
