Europa Lander könnte ein Mikrofon tragen und dem Eis „zuhören“, um herauszufinden, was sich darunter befindet
Zwischen den Europa Clipper und die vorgeschlagene Europa Lander , hat die NASA deutlich gemacht, dass sie im kommenden Jahrzehnt eine Mission zu diesem eisigen Jupitermond schicken will. Seit dem Reisen 1und2 Sonden führten ihre historischen Vorbeiflüge am Mond in den Jahren 1973 und 1974 durch – die erste Hinweise auf einen Warmwasserozean im Inneren des Mondes lieferten – Wissenschaftler wollten unbedingt einen Blick unter die Oberfläche werfen und sehen, was sich dort befindet.
Zu diesem Zweck hat die NASA einem Forscherteam der Arizona State University einen Zuschuss gewährt, um ein speziell entwickeltes Seismometer zu bauen und zu testen, mit dem der Lander das Innere Europas abhören würde. Dieses Gerät, das als Seismometer zur Erkundung des Untergrunds Europas (SESE) bekannt ist, wird Wissenschaftlern helfen, festzustellen, ob das Innere Europas dem Leben förderlich ist.
Gemäß dem Profil für den Europa Lander würde dieses Mikrofon an der Robotersonde montiert. Sobald es die Mondoberfläche erreichte, würde das Seismometer damit beginnen, Informationen über die unterirdische Umgebung Europas zu sammeln. Dies würde Daten über seine natürlichen Gezeiten und Bewegungen innerhalb der Schale beinhalten, die die Dicke der eisigen Oberfläche bestimmen würden.
Bild von Europas Eispanzer, aufgenommen von der Galileo-Raumsonde, von gebrochenem „Chaos-Terrain“. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Es würde auch feststellen, ob die Oberfläche Wassertaschen – d. h. unterirdische Seen – hat und sehen, wie oft Wasser an die Oberfläche steigt. Wissenschaftler vermuten seit einiger Zeit, dass Europas „Chaos-Terrain“ der ideale Ort wäre, um nach Spuren des Lebens zu suchen. Es wird angenommen, dass diese Merkmale, die im Grunde ein Durcheinander von Graten, Rissen und Ebenen sind, Orte sind, an denen der unterirdische Ozean mit der eisigen Kruste interagiert.
Daher wären dort am leichtesten alle Hinweise auf organische Moleküle oder biologische Organismen zu finden. Darüber hinaus haben Astronomen auch entdeckt Wasserfedern von der Oberfläche Europas kommend. Diese gelten auch als eine der besten Wetten zum Finden Zeugnisse des Lebens im Innenraum . Bevor sie jedoch direkt erkundet werden können, ist es von größter Bedeutung zu bestimmen, wo sich Wasserreservoirs unter dem Eis befinden und ob sie mit dem inneren Ozean verbunden sind.
Und hier würden Instrumente wie der SESE ins Spiel kommen. Hongyu Yu ist ein Explorationssystem-Ingenieur von ASUs Schule für Erd- und Weltraumforschung und der Leiter des SESE-Teams. Wie er in einem kürzlich erschienenen Artikel von ASU jetzt , „Wir wollen hören, was Europa uns zu sagen hat. Und das bedeutet, ein sensibles ‚Ohr‘ auf die Oberfläche Europas zu legen.“
Während sich die Idee eines Europa-Landers noch in der Konzeptentwicklung befindet, arbeitet die NASA daran, alle notwendigen Komponenten für eine solche Mission zu entwickeln. Daher haben sie dem ASU-Team einen Zuschuss für die Entwicklung und den Test ihres Miniatur-Seismometers zur Verfügung gestellt, das an der Seite nicht mehr als 10 cm (4 Zoll) misst und problemlos an Bord eines robotischen Landers montiert werden könnte.
Europas „Großer See“. Wissenschaftler spekulieren, dass in den flachen Regionen der eisigen Schale des Mondes noch viele weitere existieren. Bildnachweis: Britney Schmidt/Dead Pixel FX/Univ. von Texas in Austin.
Noch wichtiger ist, dass sich ihr Seismometer von herkömmlichen Designs dadurch unterscheidet, dass es nicht auf einen Masse-Feder-Sensor angewiesen ist. Ein solches Design wäre für eine Mission zu einem anderen Körper in unserem Sonnensystem ungeeignet, da es aufrecht positioniert werden muss, was es erfordert, dass es sorgfältig gepflanzt und nicht gestört wird. Darüber hinaus muss der Sensor in einem vollständigen Vakuum platziert werden, um genaue Messungen zu gewährleisten.
Durch die Verwendung eines mikroelektrischen Systems mit einem flüssigen Elektrolyten für einen Sensor haben Yu und sein Team ein Seismometer entwickelt, das unter einem breiteren Bereich von Bedingungen betrieben werden kann. „Unser Design vermeidet all diese Probleme“, sagte er. „Dieses Design weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber einem breiten Schwingungsbereich auf und kann in jedem Winkel zur Oberfläche betrieben werden. Und bei Bedarf können sie bei der Landung hart auf dem Boden aufschlagen.“
Als Lenore Dai – Chemieingenieurin und Direktorin der ASU’s School for Engineering of Matter, Transport and Energy – erklärt, eignet sich der SESE durch das Design auch gut für die Erkundung extremer Umgebungen – wie Europas eisiger Oberfläche. „Wir freuen uns sehr über die Möglichkeit, Elektrolyte und Polymere jenseits ihrer traditionellen Temperaturgrenzen zu entwickeln“, sagt sie genannt . „Auch dieses Projekt steht beispielhaft für die Zusammenarbeit über Disziplinen hinweg.“
Der SESE kann auch Schläge einstecken, ohne seine Sensorwerte zu beeinträchtigen, was getestet wurde, als das Team mit einem Vorschlaghammer darauf schlug und feststellte, dass es danach immer noch funktionierte. Laut Seismologe Edward Garnero, der auch Mitglied des SESE-Teams ist, wird dies nützlich sein. Lander haben normalerweise sechs bis acht Beine, er behauptet , die mit Seismometern gepaart werden könnten, um sie in wissenschaftliche Instrumente zu verwandeln.
Künstlerisches Konzept von Chloridsalzen, die aus dem flüssigen Ozean Europas aufsteigen und die gefrorene Oberfläche erreichen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Mit so vielen Sensoren auf dem Lander könnten Wissenschaftler Daten kombinieren und das Problem der von jedem einzelnen aufgezeichneten variablen seismischen Schwingungen überwinden. Daher ist es ein Muss, sicherzustellen, dass sie robust sind.
„Seismometer müssen mit dem festen Boden verbunden sein, um am effektivsten zu funktionieren. Wenn jedes Bein ein Seismometer trägt, könnten diese bei der Landung in die Oberfläche gedrückt werden und guten Bodenkontakt herstellen. Wir können auch hochfrequente Signale von längerwelligen aussortieren. Zum Beispiel würden kleine Meteoriten, die nicht allzu weit entfernt auf die Oberfläche treffen, Hochfrequenzwellen erzeugen, und die Gezeiten von Gravitationsschleppern von Jupiter und Europas Nachbarmonden würden lange, langsame Wellen erzeugen.“
Ein solches Gerät könnte sich auch für andere Missionen als entscheidend erweisen.“ Ozeanwelten ” innerhalb des Sonnensystems, die umfassen Ceres , Ganymed, Kallisto, Enceladus , Titan und andere. Auch auf diesen Körpern wird angenommen, dass Leben in warmen Wasserozeanen, die unter der Oberfläche liegen, sehr gut existieren könnte. Daher wäre ein kompaktes, robustes Seismometer, das in Umgebungen mit extremen Temperaturen arbeiten kann, ideal für die Untersuchung ihrer Innenräume.
Außerdem könnten Missionen dieser Art aufdecken, wo die Eisschilde dieser Körper am dünnsten und damit die inneren Ozeane am besten zugänglich sind. Sobald dies erledigt ist, wissen die NASA und andere Weltraumbehörden genau, wohin sie die Sonde (oder möglicherweise das Roboter-U-Boot) schicken müssen. Wobei wir vielleicht noch ein paar Jahrzehnte darauf warten müssen!
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