Jupitera radio emisijas varētu atklāt okeānus uz ledus pavadoņiem, saka planētu ģeologi

Viens no aizraujošākajiem Saules sistēmas galamērķiem ir Jupitera ledus pavadoņi Eiropa, Ganimēds un Kalisto. Lai gan šo ķermeņu virsmas temperatūra ir vēsa -160 °C, astronomi uzskata, ka tie visi zem ledus virsmām slēpj šķidra ūdens okeānus. Tas rada intriģējošu iespēju, ka šiem pavadoņiem ir visas dzīvībai nepieciešamās sastāvdaļas.

Tāpēc nav pārsteigums, ka astronomi vēlas rūpīgāk aplūkot šīs vietas un galu galā apmeklēt un nobaudīt ūdeni, kas atrodas zem tā. Bet pirms tas var notikt, viņiem ir jāizmēra un jāraksturo okeāni, lai labāk izprastu to lielumu, sastāvu un dzīvības potenciālu.

Tāpēc svarīgs jautājums ir, kā to vislabāk izdarīt.

Šodien mēs saņemam sava veida atbildi, pateicoties Endrjū Romero-Volfa un draugu darbam Jet Propulsion Laboratory Pasadenā, Kalifornijā. Šie puiši ir izstrādājuši jaunu veidu, kā izmērīt šo okeānu iekšējo struktūru, izmantojot sava veida zemē iekļūstošu radaru sistēmu.

Viņu priekšlikumā interesanti ir tas, ka tas ir ļoti izturīgs un salīdzinoši lēts, jo radioviļņus nodrošinās pats Jupiters, viens no trokšņainākajiem radio avotiem Saules sistēmā.

Zemi iekļūstošais radars darbojas, raidot radioviļņus Zemē un klausoties atstarojumus no robežām starp slāņiem un pat no apraktiem objektiem. Ja tas ir pietiekami jutīgs, šim mehānismam vajadzētu viegli noteikt robežas starp ledu un ūdeni starp ūdeni un akmeni.

Patiešām, tas ir izmantots dažādās misijās, lai labāk izprastu citas planētas, piemēram, Eiropas kosmosa aģentūras zondi Mars Express un Mars Reconnaissance Orbiter, ko uzbūvējusi Jet Propulsion Laboratory.

Protams, jo jaudīgāks radars, jo lielāku informāciju tas var nosūtīt atpakaļ. Un tur slēpjas problēma. Jauda ir ierobežots resurss jebkurā kosmosa misijā, jo īpaši uz Jupiteru, kur tās attālums no saules krasi ierobežo pieejamās saules enerģijas daudzumu.

Ienāc Romero-Vilks un draugi. Šie puiši norāda, ka pats Jupiters ir spēcīgs radioviļņu izstarotājs tieši desmitiem metru jeb dekometru viļņa garumā, kas ir noderīgs zemes radaram. Faktiski Jupitera emisijas šajos viļņu garumos ir aptuveni 3000 reižu spēcīgākas nekā galaktikas fons. Tas viņiem ir radījis ideju par jaunu pieeju problēmai.

Viņu ideja ir novietot zondi starp Jupiteru un tā mērķi, piemēram, Eiropu. Šī zonde klausās radio signālus, ko ģenerē planēta, virzoties uz Mēnesi. Pēc tam tas klausās, vai nav atspīdumu no Mēness iekšējās struktūras.

Planētu ģeologi, kas atrodas atpakaļ uz Zemes, pēc tam var izmantot šo informāciju, lai izveidotu detalizētu priekšstatu par Mēness struktūru un visiem okeāniem, ko tas var paslēpt. Viņi saka, ka instruments, kas atrodas starp ledaino mēnesi un Jupiteru, varētu ņemt paraugus no [dekametriskā radio] starojuma kopā ar tā atbalsīm, kas atspoguļojas mērķa mēness ledus slānī.

Šīs idejas lielā priekšrocība ir tā, ka tā ir pilnībā pasīva — kosmosa kuģim vispār nav jāģenerē radio viļņi, tikai lai tos noklausītos. Tas vienkāršo dizainu, samazina tā izmaksas un palielina izredzes gūt panākumus, ņemot vērā to, ka ir mazāk kļūdu. Viņi saka, ka šīs tehnikas pasīvais raksturs kalpo kā riska samazināšana radara raidītāja atteices gadījumā.

Protams, ir izaicinājumi. Viens no tiem ir tas, ka Jupitera dekametra radioviļņu emisija ir ļoti sarežģīta un mainīga.

Šos viļņus ģenerē lādētas daļiņas, kas pārvietojas pa planētas magnētisko lauku. Tie ģenerē radioviļņus ar frekvenci no 10 līdz 40 MHz. Un tie ir ļoti virzīti. Uz Zemes mēs uztveram šo starojumu tikai tad, kad noteiktas Jupitera daļas ir vērstas pret mums, kas nozīmē, ka šīs daļiņas ir ieslodzītas noteiktās lauka daļās.

Turklāt šīs radio emisijas spēcīgi ietekmē mijiedarbība starp Jupitera magnētisko lauku un tā satelītiem, īpaši Io. Saule arī spēlē savu lomu, jo tās magnētiskais lauks mijiedarbojas arī ar Jupitera. Tas rada sarežģītu maisījumu.

Lielu daļu no šīm atšķirībām var kompensēt ar misijas dizainu, kas mēra radioviļņus ceļā uz Mēnesi, kā arī atspulgus atceļā. Tomēr šī scenārija sarežģītība datu analītiķiem sniegs interesantu izklaidi.

Tā ir interesanta ideja, jo īpaši tāpēc, ka tā var samazināt nākotnes misijas izmaksas. Eiropas Kosmosa aģentūra pašlaik plāno misiju ar nosaukumu Jupiter Icy Moon Explorer vai JUICE, ko nosūtīt uz Jovian sistēmu 2022. gadā. NASA ir mazāk izstrādāti plāni. Jebkurai aģentūrai vajadzētu būt iespējai izmantot šo ideju.

Tā vai citādi mums vajadzētu iegūt daudz labāku priekšstatu par ūdens dziļuma raksturu uz šiem ķermeņiem kaut kad 2030. gados.

Atsauce: arxiv.org/abs/1404.1876 : Pasīvā zonde pazemes okeāniem un šķidram ūdenim Jupitera ledainajos pavadoņos

paslēpties