Ist es an der Zeit, zu Neptun und seinem Mond Triton zurückzukehren? Es könnte sein. Schließlich haben wir dort noch einiges unerledigtes Geschäft.
Es ist 30 Jahre her, dass die Raumsonde Voyager 2 der NASA an dem Gasriesen und seinem größten Mond vorbeigeflogen ist, und dieser Vorbeiflug warf mehr Fragen auf, als er beantwortete. Vielleicht bekommen wir 2038 Antworten, wenn die Positionen von Jupiter, Neptun und Triton genau richtig für eine Mission sind.
Die NASA berät über die nächste Mission in ihrem Entdeckungsprogramm , um es auf vier Möglichkeiten einzugrenzen: eine Mission zur Untersuchung der Atmosphäre der Venus, eine zur Beobachtung der vulkanischen Aktivität auf dem Jupitermond Io, eine zur Kartierung der Venusoberfläche und zum Studium ihrer Geologie und eine zur Erkundung des Neptunmondes Triton.
Die konzeptionelle Mission zu Triton heißt Trident und konkurriert mit den anderen dreien, um eine vollwertige Mission zu werden.
„Triton war schon immer einer der aufregendsten und faszinierendsten Körper im Sonnensystem.“
Louise Prockter, Direktorin, Lunar and Planetary Institute
Neptun ist ein selten besuchter Planet. Tatsächlich hat nur ein Raumschiff jemals einen Besuch gemacht. Reisen 2 flog 1989 an Neptun vorbei und gab uns einige verlockende Einblicke in seinen seltsamen Mond Triton.
„Triton war schon immer einer der aufregendsten und faszinierendsten Körper im Sonnensystem“, sagte Louise Prockter, Direktorin des Lunar and Planetary Institute/Universities Space Research Association in Houston. Als Hauptermittler würde Prockter die geplante Trident-Mission leiten. „Ich habe die Bilder von Voyager 2 und ihre verlockenden Einblicke in diesen bizarren, verrückten Mond, den niemand versteht, immer geliebt“, fügte Prockter in a . hinzu Pressemitteilung .
Global Color Mosaic of Triton, aufgenommen von Voyager 2 im Jahr 1989. Bildnachweis: NASA/JPL/USGS
Die Trident-Mission würde 2026 starten und 2038 eine seltene und effiziente Ausrichtung zwischen Jupiter, Neptun und Triton nutzen. All diese Vorbeiflüge werden dazu beitragen, das Raumfahrzeug in Richtung seines Ziels voranzutreiben. Dann würde es einen Vorbeiflug von Neptun durchführen und dann einen Vorbeiflug von Triton. Leider enthält das Missionsprofil keine Orbiter oder Lander.
Die einzigartige Bahn der Raumsonde würde bedeuten, dass sie selbst mit nur einem Vorbeiflug von Triton in der Lage wäre, die Mondoberfläche fast vollständig zu kartieren. Es wäre auch in der Lage, innerhalb von 500 km (310 Meilen) von der Oberfläche direkt durch die dünne Atmosphäre von Triton zu fliegen.
„Die Missionsdesigner und Navigatoren sind darin so gut“, sagte William Frazier von JPL, Projektsystemingenieur von Trident. „Nach 13 Jahren Flug durch das Sonnensystem können wir getrost den oberen Rand der Triton-Atmosphäre überfliegen – was ziemlich umwerfend ist.“
Triton ist mit Abstand der größte der Neptunmonde. Es befindet sich in einer Gegenrotation mit Neptun und ist höchstwahrscheinlich ein gefangenes Kuipergürtel-Objekt und kein In-Situ-Mond. Neptuns äußerer Mond Neried befindet sich auf einer stark elliptischen Umlaufbahn und wird nicht gezeigt. Bildquelle: NASA / ESA / A. Feild, STScI
Triton hat eine Handvoll seltsamer Eigenschaften, die nach Erklärungen verlangen.
Als Voyager 2 1989 an Triton vorbeiging, entdeckte es ein paar Dinge, die unsere Neugierde weckten. Es gab Eruptionen von Stickstoffgas und Staub, die bis zu 8 km (5 Meilen) hoch erreichten. Nur wenige Einschlagskrater waren sichtbar, und die Oberfläche war immer wieder neu aufgetaucht. Es gab Grate, Furchen, Aufschlüsse, Ebenen und Hochebenen, aber keine Oberflächenabweichungen von über 1 km.
Die Oberfläche von Triton ist sehr zerklüftet, gezeichnet von aufsteigenden Eisbrocken, Verwerfungen und vulkanischen Gruben und Lavaströmen, die aus Wasser und anderem Eis bestehen. Die Oberfläche ist zudem extrem jung und nur spärlich verkratert und könnte heute geologisch aktiv sein. Dieses Voyager-Bild zeigt das „Melonen-Terrain“ des Mondes. Diese Szene hat einen Durchmesser von etwa 150 Metern (500 Fuß). Das vertikale Relief wurde um den Faktor 25 übertrieben, um die Interpretation zu erleichtern. Bildquelle: NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar & Planetary Institute
„Triton ist seltsam, aber aufgrund der Wissenschaft, die wir dort betreiben können, dennoch relevant seltsam“, sagte Karl Mitchell Trident-Projektwissenschaftler am JPL. „Wir wissen, dass die Oberfläche all diese Eigenschaften hat, die wir noch nie zuvor gesehen haben, was uns motiviert, wissen zu wollen, wie funktioniert diese Welt?“
Drei körnige Bilder von Tritons Oberfläche von Voyager 2. Dies ist eine Zeitsequenz von Bildern, die im Abstand von 45 Minuten von oben nach unten aufgenommen wurden. Sie zeigen eine dunkle, geysirartige Materialwolke, die eine Höhe von 8 km (5 mi) über der Oberfläche erreicht. Die Materialwolke driftet für etwa 150 km (100 Meilen) nach rechts abwärts und scheint in jedem Bild dichter zu werden. Bildquelle: NASA/JPL
Wissenschaftler haben auch das Innere von Triton zusammengesetzt, obwohl vieles noch einer Bestätigung bedarf und vieles noch nicht bekannt ist. Es ist wahrscheinlich ein differenzierter Körper, was bedeutet, dass er eine Kruste, einen Mantel und einen Kern hat. Aber der Mantel besteht wahrscheinlich aus flüssigem Wasser, und in Tritons Kern befindet sich wahrscheinlich genug radioaktives Material, um dieses Wasser warm zu halten. Es gibt Beweise, die all dies unterstützen, aber eine Mission würde einiges davon klären und hoffentlich einige andere Fragen beantworten.
Es gibt mehr Seltsamkeit, wenn es um Triton geht. Es befindet sich in einer retrograden Umlaufbahn mit Neptun, was bedeutet, dass es in die entgegengesetzte Richtung der Rotation von Neptun kreist. Es ist der einzige große Mond im Sonnensystem, der dies tut. Die einzige Erklärung für seine Gegendrehung ist, dass es sich um ein gefangenes . handelt Kuipergürtel-Objekt , eher als ein in-situ-Mond. Es ist auch im Verhältnis zu Neptun stark geneigt, um 23 Grad versetzt.
Diese Voyager 2-Bilder zeigen eine Nahaufnahme einer markanten Kette vulkanischer Merkmale, die von glatten vulkanischen Ebenen umgeben sind, die von Laven oder Ascheablagerungen von Wasser oder anderem Eis wie Methan oder Ammoniak gebildet werden. Die kleineren Gruben und Kuppeln sind normalerweise 10 Kilometer (6 Meilen) breit und haben ein Relief von nicht mehr als einigen hundert Metern (mehrere hundert Fuß). Die großen Vertiefungen ganz links und rechts der Kette haben einen Durchmesser von 50 bis 80 Kilometern. Bildquelle: NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar & Planetary Institute
Und dann ist da noch die Atmosphäre. Triton hat eine sehr dünne Stickstoffatmosphäre , mit nur Spuren von Kohlenmonoxid und Methan. Wissenschaftler glauben, dass die Atmosphäre von Stickstoffeis stammt, das von der Oberfläche schmilzt, die mit einer dünnen Schicht aus geglühtem gefrorenem Stickstoff bedeckt ist. Und die Ionosphäre des Mondes ist mit geladenen Teilchen gefüllt und 10 Mal aktiver als jeder andere Mond.
Als neuer Vorschlag für eine Discovery-Mission würde Trident Neptuns größten Mond, Triton, erkunden, der möglicherweise eine Ozeanwelt mit flüssigem Wasser unter seiner eisigen Kruste ist. Trident zielt darauf ab, die in der obigen grafischen Darstellung umrissenen Fragen zu beantworten. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Die aktive Ionosphäre ist eine der mysteriösesten Eigenschaften von Triton. Normalerweise wird diese Aktivität von der Sonne angetrieben. Aber Triton ist so weit von der Sonne entfernt – 30 Mal weiter entfernt als die Erde –, dass etwas anderes diese Aktivität antreiben muss.
Das Problem ist, dass wir das alles aus dem einzigen Vorbeiflug von Voyager 2 wissen, aus einer Entfernung von 40.000 km (25.000 Meilen) von Triton. Wir brauchen einen genaueren Blick, um mehr über diesen seltsamen, eingefangenen Mond zu erfahren.
In ihrer Arbeit hat die NASA eine Reihe von vorrangigen Fragen auf höchster Ebene identifiziert, die ihre Missionsauswahl leiten. Dies sind einige der Fragen, die von der NASA priorisiert wurden Bewertungsgruppe Äußere Planeten :
- Wie ist die Verteilung und Geschichte des Lebens im Sonnensystem?
- Was ist der Ursprung, die Entwicklung und die Struktur von Planetensystemen?
- Welche heutigen Prozesse formen Planetensysteme und wie führen diese Prozesse zu unterschiedlichen Ergebnissen innerhalb und zwischen verschiedenen Welten?
Ein Hauptschub all dieser Erkundungswünsche dreht sich um Wasser und Tritons potenzieller flüssiger Wassermantel.
Die Outer Planets Assessment Group der NASA hat eine Reihe spezifischer Fragen zu Wasser, Ozeanwelten und deren Rolle:
- Was steuert die Bewohnbarkeit von Ozeanwelten?
- Beherbergen Ozeanwelten heute Leben oder waren sie es in der Vergangenheit?
- Welche Rolle spielten die Riesenplaneten bei der Entstehung des Lebens auf der Erde oder anderswo im Sonnensystem?
Es gibt andere vermutete Ozeanmonde im Sonnensystem, wie Europa, Ganymed und Enceladus. Aber Triton ist viel weiter von der Sonne entfernt als diese anderen Monde, und im Gegensatz zu diesen Monden hat sich Tritons unterirdischer Ozean wahrscheinlich entwickelt, nachdem Neptun ihn eingefangen hat. Wie hat sich dieser Prozess entwickelt?
Hier abgebildet sind Europa, Ganymed und Enceladus, drei Monde in unserem Sonnensystem mit vermuteten unterirdischen Ozeanen. Es gibt viele Fragen zu ihrer Bewohnbarkeit. Bildquelle: NASA/JPL
„Wie wir der NASA in unserem Missionsvorschlag gesagt haben, ist Triton nicht nur ein Schlüssel zur Wissenschaft des Sonnensystems – es ist ein ganzer Schlüsselbund: ein eingefangenes Kuipergürtel-Objekt, das sich entwickelt hat, eine potenzielle Ozeanwelt mit aktiven Wolken, eine energetische Ionosphäre und eine junge , einzigartige Oberfläche“, sagte Karl Mitchell, Wissenschaftler des Trident-Projekts.
Die Trident-Mission kann nicht alle diese Fragen gleichzeitig beantworten. Aber es kann sie verprügeln. Die Instrumente, aus denen die wissenschaftliche Nutzlast besteht, werden ausgewählt, um unser Verständnis von Triton in einigen Bereichen voranzutreiben, nicht nur im Wasseraspekt.
Im Fall von Trident sieht das aktuelle Konzept Kameras, zwei Spektrometer, ein Magnetometer und ein radiowissenschaftliches Experiment vor. Ein Infrarotspektrometer würde die Oberfläche kartieren, ein Plasmaspektrometer würde die Atmosphäre untersuchen, insbesondere die aktive Ionosphäre von Triton, und das Magnetometer würde jeden unterirdischen Ozean erkennen.
Trident würde seine Vollformat-Kamera verwenden, um die gleichen Wolken einzufangen, die Voyager 2 aufgenommen hat, aber in vollem 'Neptun-Glanz', wenn das reflektierte Licht der Sonne Tritons dunkle Seite erhellt. Wissenschaftler können Veränderungen seit dem letzten Besuch beobachten und mehr darüber erfahren, wie aktiv Triton ist.
Im Laufe der Jahre wurden viele Missionen zu Neptun und Triton vorgeschlagen. Einschließlich Uranus und seinen Monden stellt das Paar Eisriesen und ihre Satelliten die einzige Planetenklasse dar, die wir in unserem Sonnensystem noch nicht erforscht haben. Und sie zu erkunden beantwortet nicht nur Fragen zu unserem eigenen System. Die am häufigsten entdeckte Art von Exoplaneten sind Neptun-ähnliche Planeten. Was immer wir über Triton erfahren, wird sich zum Teil auf unser Verständnis von Exoplaneten erstrecken.
Die ESA erwägt eine Mission zu den beiden Eisriesen unseres Sonnensystems und ihren Monden. Eisriesenatmosphären werden durch dynamische, chemische und Strahlungsprozesse geformt, die sonst nirgendwo in unserem Sonnensystem zu finden sind. Die seltsamen Eigenschaften von Triton heben es von seinen Kollegen ab. Die Bilder A und C sind Falschfarbendarstellungen von Voyager 2-Beobachtungen von Uranus bzw. Neptun. Die Bilder B und D wurden 2018 vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen. Bildquelle: Fletcher et al, 2020.
Die Triton-Mission ist derzeit nur ein Konzept. Und es konkurriert mit drei anderen Missionen um die Auswahl. Bis zum Sommer 2021 wird die NASA die Auswahl auf zwei Finalisten oder möglicherweise einen Gewinner beschränkt haben.
Tritons ungewöhnliche Eigenschaften können uns viel über die Entwicklung des Sonnensystems, über Wasser, Bewohnbarkeit und das Potenzial für Leben im äußeren Sonnensystem, weit entfernt von der Sonne, lehren. Aus unserer großen Entfernung sind wir gezwungen, über diesen seltsamen Mond zu raten und uns zu wundern und unsere wenigen, verlockenden Bilder davon zu mischen und neu zu mischen.
Aber wir wollen mehr Antworten. Und der einzige Weg, echte Antworten zu bekommen, ist zu gehen.
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