NASA en andere ruimtevaartorganisaties hebben de komende decennia een aantal werkelijk interessante en ambitieuze missies voorgesteld. Hiervan zijn misschien wel de meest ambitieuze missies om de 'oceaanwerelden' van het zonnestelsel te verkennen. Binnen deze lichamen, waaronder Jupiters maan Europa en Saturnus maan Enceladus, hebben wetenschappers getheoretiseerd dat leven zou kunnen bestaan in de binnenzeeën met warm water.
Tegen de jaren 2020 en 2030 zullen robotmissies naar verwachting deze werelden bereiken en erop neerstrijken, ijs bemonsteren en hun pluimen verkennen op tekenen van biomarkers. Maar volgens een nieuwe studie door een internationaal team van wetenschappers, kunnen de oppervlakken van deze manen oppervlakken met een extreem lage dichtheid hebben. Met andere woorden, het oppervlakte-ijs van Europa en Enceladus kan te zacht zijn om op te landen.
De studie, getiteld "Laboratoriumsimulaties van planetaire oppervlakken: inzicht in de fysische eigenschappen van regolieten van fotopolarimetrische waarnemingen op afstand", werd onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift. Icarus. De studie werd geleid door Robert M.Nelson, de senior wetenschapper van het Planetary Science Institute (PSI) en omvatte leden van NASA's Jet Propulsion Laboratory, de California Polytechnic State University in Pomona en meerdere universiteiten.
Omwille van hun studie probeerde het team het ongebruikelijke negatieve polarisatiegedrag bij lage fasehoeken te verklaren dat al tientallen jaren wordt waargenomen bij het bestuderen van atmosfeerloze lichamen. Aangenomen wordt dat dit polarisatiegedrag het gevolg is van extreem fijnkorrelige heldere deeltjes. Om deze oppervlakken te simuleren, gebruikte het team dertien monsters aluminiumoxidepoeder (Al²O³).
Aluminiumoxide wordt beschouwd als een uitstekende analoog voor regolith die wordt aangetroffen op hoge aldebo Airless Solar System Bodies (ASSB), waaronder Europa en Encedalus, evenals eucritische asteroïden zoals 44 Nysa en 64 Angelina. Het team onderwierp deze monsters vervolgens aan fotopolarimetrische onderzoeken met behulp van de goniometrische fotopolarimeter bij Mt. San Antonio College.
Wat ze ontdekten was dat de heldere korrels die de oppervlakken van Europa en Enceladus vormen, ongeveer een fractie van een micron zouden meten en een lege ruimte van ongeveer 95% zouden hebben. Dit komt overeen met materiaal dat minder dicht is dan pas gevallen sneeuw, wat erop lijkt te wijzen dat deze maan een zeer zacht oppervlak heeft. Dit belooft natuurlijk niet veel goeds voor missies die zouden proberen op het oppervlak van Europa of Enceladus te landen.
Maar zoals Nelson uitlegde in het persbericht van PSI, is dit niet per se slecht nieuws, en dergelijke vrees is eerder opgewekt:
“Natuurlijk was er vóór de landing van het robotachtige ruimtevaartuig Luna 2 in 1959 de bezorgdheid dat de maan zou kunnen zijn bedekt met stof met een lage dichtheid waarin toekomstige astronauten zouden kunnen zinken. We moeten er echter rekening mee houden dat afgelegen waarnemingen van objecten met zichtbare golflengte van objecten zoals Europa alleen de buitenste microns van het oppervlak onderzoeken. ”
Dus hoewel Europa en Enceladus oppervlakken kunnen hebben met een laag ijsdeeltjes met een lage dichtheid, sluit het niet uit dat hun buitenste schalen stevig zijn. Uiteindelijk kunnen landers gedwongen worden om te kampen met niets meer dan een dun laagje sneeuw wanneer ze op deze werelden gaan zitten. Bovendien, als deze deeltjes het resultaat zijn van pluimactiviteit of actie tussen het interieur en het oppervlak, kunnen ze de biomarkers bevatten waarnaar de sondes op zoek zijn.
Natuurlijk zijn verdere studies nodig voordat robotlanders naar instanties als Europa en Enceladus worden gestuurd. De komende jaren zal de James Webb Space Telescope zal deze en andere manen de eerste vijf maanden van zijn studie onderzoeken. Dit omvat het maken van kaarten van de Galileaanse manen, het onthullen van dingen over hun thermische en atmosferische structuur en het doorzoeken van hun oppervlakken op tekenen van pluimen.
De gegevens die de JWST verkrijgt met zijn geavanceerde reeks spectroscopische en nabij-infraroodinstrumenten zullen ook extra beperkingen opleggen aan hun oppervlaktecondities. En met andere missies zoals de voorgestelde ESA Europa Clipper het uitvoeren van flybys van deze manen, er is geen tekort aan wat we ervan kunnen leren.
Behalve dat ze belangrijk zijn voor toekomstige missies naar ASSB's, zullen de resultaten van deze studie waarschijnlijk ook van waarde zijn als het gaat om terrestrische geo-engineering. In wezen hebben wetenschappers gesuggereerd dat antropogene klimaatverandering zou kunnen worden verzacht door aluminiumoxide in de atmosfeer te introduceren, waardoor de straling die wordt geabsorbeerd door broeikasgasemissies in de bovenste atmosfeer, wordt gecompenseerd. Door de eigenschappen van deze korrels te onderzoeken, zou deze studie kunnen helpen bij toekomstige pogingen om klimaatverandering te verminderen.
Deze studie is mede mogelijk gemaakt dankzij een contract van NASA's Jet Propulsion Laboratory aan de PSI. Dit contract is uitgegeven ter ondersteuning van het instrumententeam van NASA Cassini Saturn Orbiter Visual en Infrared Mapping Spectrometer.
