Jupiter och sonden Juno

Sonden Juno dyker tätt intill ismåne

Sin karga, isiga yta till trots är Jupiters måne Europa ett av de bästa buden på att hitta liv i solsystemet, och nu får den snart besök. I slutet av september kretsar rymdsonden Juno tätt intill den sprutande isvärlden.

Sin karga, isiga yta till trots är Jupiters måne Europa ett av de bästa buden på att hitta liv i solsystemet, och nu får den snart besök. I slutet av september kretsar rymdsonden Juno tätt intill den sprutande isvärlden.

NASA/Shutterstock

Föreställ dig en öde isöken. Under dina fötter ligger ett kilometertjockt istäcke. På vissa håll finns djupa sprickor i isen, ur vilka hundratals kilometer höga gejsrar sprutar rakt ut i rymden.

Här finns ingen atmosfär där livet kan andas fritt och ingenstans på ytan finns spår av vare sig växter, träd, sjöar, hav eller något annat som vi förknippar med livet här på jorden.

Sådana är de barska förutsättningarna på månen Europa, som kretsar runt solsystemets största planet Jupiter. Men om man frågar om någon vid sina sinnens fulla bruk verkligen skulle leta efter liv i detta tröstlösa isrike är astronomernas svar ett rungande ja.

”Europa är väldigt intressant att studera, eftersom den har dubbelt så mycket vatten i haven under istäckena som det finns på jorden”, förklarar professor John Leif Jørgensen för Illustrerad Vetenskap.

Han arbetar vid det danska rymdforskningsinstitutet DTU Space, som har levererat så kallade stjärnkameror till Junosonden, som just nu ligger i omloppsbana runt Jupiter.

”Europa är väldigt intressant att studera, eftersom den har dubbelt så mycket vatten i haven under istäckena som det finns på jorden.” Professor John Leif Jørgensen, DTU Space

I slutet av september dyker Juno tätt intill Europa. På en höjd av endast 355 kilometer ovanför månens yta ska sonden göra mätningar som kan lära astronomerna ännu mer om månens inre och förutsättningarna för levande organismer, bland annat genom att undersöka de gigantiska gejsrar som bokstavligt talat kan spruta av liv.

Trasig ventil förändrade Junos bana

Sonden Juno, som är stor som en mindre personbil, är uppkallad efter gudinnan som var gift med romarnas främste gud Jupiter. Den sändes upp den 5 augusti 2011, och efter nästan fem års färd nådde den sitt mål.

När Juno skulle läggas i omloppsbana runt Jupiter och bromsa från en hastighet av cirka 250 000 kilometer i timmen var det emellertid nära att ett fel på en ventil i raketmotorn fick sonden att explodera. Som tur var kontrollerade Nasas ingenjörer alla ventiler innan raketmotorn startades.

Sonden Juno

Juno är stor som en personbil och utrustad med nio meter långa solcellspaneler som förser instrumenten med elektricitet.

© NASA

Den trasiga ventilen gjorde att Nasa tvingades släppa sin ursprungliga plan, att avfyra raketmotorn och föra in Juno i en bana närmare Jupiter.

Sonden skulle ha kretsat två gånger runt Jupiter i en 53 dagar lång omloppsbana för att sedan placeras i en endast 14 dagar lång omloppsbana under resten av expeditionen. Den kortare omloppsbanan hade förkortat väntetiden mellan Junos vetenskapliga mätningar.

Problemet med ventilen gjorde emellertid att Nasa beslutade att för säkerhets skull låta sonden ligga kvar i sin 53 dagar långa omloppsbana runt jätteplanetens poler. Det har i sin tur inneburit att Juno nu förs på kurs mot en av de mest sannolika platserna för liv i solsystemet.

Jupiter smälter ismåne

Huvudsyftet med Junoexpeditionen var att studera Jupiter. Med kameran JunoCam har sonden bland annat tagit de första bilderna av gasjättens nordpol, och instrumenten ombord har mätt gasjättens starka magnetfält.

Jupiter roterar så snabbt att ett dygn bara är 9,5 timmar långt. Den höga rotationshastigheten gör att Jupiter plattas till, så att planeten buktar ut lite grand vid ekvatorn. Det är här vi hittar förklaringen till hur en karg ismåne som Europa kan ha flytande vatten.

Eftersom Europa kretsar relativt nära Jupiter – på cirka 671 000 kilometers avstånd, dubbelt så långt som mellan jorden och månen – knådas Europa av Jupiters gravitation likt lera mellan två fingrar.

Processen alstrar så mycket energi att isen i månens inre smälter och blir till ett jättelikt flytande hav. Hydrotermala öppningar på havsbottnen kan också bidra med värme och salter, vilket förbättrar förutsättningarna för liv.

Dansar balett med månarna

Jupiters utbuktning vid ekvatorn fyller också en viktig funktion när Juno i slutet av september kommer tätt intill Europa.

För att föra sonden växelvis långt ifrån och alldeles nära planeten är Junos omloppsbana runt Jupiter starkt elliptisk.

Denna metod har man valt för att Jupiter omges av jättelika strålningsbälten, som är cirka 10 000 gånger starkare än dem på jorden och som med tiden förstör sondens elektronik och datorerna ombord.

Den elliptiska omloppsbanan gör att Juno växelvis kan ”doppa tårna” i Jupiters strålning och göra mätningar nära planeten för att sedan, i omloppsbanans motsatta ände, vila elektroniken på tryggt avstånd.

Jupiters utbuktning förändrar dock gradvis det sätt på vilket sonden kretsar runt planeten. I mitten av år 2021 fick Juno möjlighet att passera solsystemets största måne, Ganymedes.

Trots att huvudmotorn var ur drift lyckades man med hjälp av sondens tolv mindre raketdysor och gravitationen från Ganymedes korta Junos omloppsbana från 53 till 43 dagar och samtidigt justera kursen, så att det blev möjligt att passera Europa på endast 355 kilometers höjd.

Därifrån kommer Juno att kunna göra mycket exakta mätningar av ismånen.

Den ursprungliga Junoexpeditionen avslutades år 2018, men sedan dess har Nasa vid två tillfällen förlängt expeditionen för att föra Juno närmare Jupiter och månarna Ganymedes, Europa och Io.

Avstånd till Jupiter
© Ken Ikeda Madsen / Shutterstock

1. Juno börjar med Jupiter

Med en 53 dagar lång elliptisk omloppsbana inleder Juno sin utforskning av Jupiter. Banan ligger så att sonden vistas en kort tid i Jupiters skadliga strålningsbälten, som är skadlig för elektroniken ombord.

Avstånd till Jupiter
© Ken Ikeda Madsen / Shutterstock

2. Jättemåne påverkar omloppsbanan

Under en förbiflygning nära solsystemets största måne Ganymedes kortar gravitationen Junos omloppsbana till 43 dagar. Samtidigt förändras sondens kurs, så att Juno i september 2022 förs tätt intill ismånen Europa.

Avstånd till Jupiter
© Ken Ikeda Madsen / Shutterstock

3. Europa slungar Juno vidare

När Juno flyger över Europa på endast 355 kilometers höjd påverkar gravitationen återigen omloppsbanan, så att den kortas till 38 dagar. Den nya omloppsbanan gör det möjligt att flyga nära den vulkaniskt aktiva månen Io åren 2023 och 2024.

Europas gravitation ska sedan användas för att ytterligare förkorta sondens omloppstid till 34 dagar, som år 2023 för Juno tätt intill den vulkaniskt aktiva månen Io.

”Flyghöjden över Europa har bestämts utifrån att den kan föra oss vidare till Io. Vi dansar på sätt och vis en balett med månarna, vilket bidrar till att spara bränsle”, säger John Leif Jørgensen.

Gejsrar innehåller byggstenar

När Juno den 29 september passerar närmast Europa – på en höjd som är lägre än den internationella rymdstationen ISS bana runt jorden – kommer den förhoppningsvis att ta bilder av ett av månens mest uppseendeväckande drag.

”Vi vet inte hur ofta det bildas sprickor i isen, men vi vet att det förekommer ett par hundra kilometer höga gejsrar. Det är ju en rejäl vattenstråle. Under Cassiniexpeditionen hade man turen att kunna se gejsrar på Enceladus (en ismåne runt Saturnus, red.) och vi hoppas få uppleva samma sak med Juno på Europa”, säger John Leif Jørgensen.

Himlakroppar

I januari 2022 tog sonden Juno en enastående bild av den kolossala planeten Jupiter, delvis upplyst av solen, medan två mindre himlakroppar, månarna Europa och Io, skymtas i mörkret.

© NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Under Cassiniexpeditionen passerade en rymdfarkost tätt förbi Enceladus gejsrar åren 2008–2009. Då uppmätte sonden närvaro av organiska molekyler, eventuellt aminosyror – livets byggstenar.

Kanske förekommer samma molekyler i Europas gejsrar. Men det slutliga beviset för liv på den ovanliga månen kommer nog att bekräftas tidigast av framtida rymdexpeditioner som Juice eller Europa Clipper, som i slutet av årtiondet ska komma ännu närmare ismånen.

John Leif Jørgensen skulle dock bli förvånad om det inte finns levande organismer på Europa.

”Ja. Det vore överraskande. Europa har alla förutsättningar för liv. Det är större sannolikhet att hitta liv på Europa än på Mars”, säger han.

Om John Leif Jørgensen har rätt och framtida expeditioner faktiskt visar att det finns liv på ismånen – om så bara mikroskopiskt liv – kommer det att vara den största vetenskapliga upptäckten i mänsklighetens historia.

Då är vi ju inte ensamma i universum.

”Europa har alla förutsättningar för liv. Det är större sannolikhet att hitta liv på Europa än på Mars.” Professor John Leif Jørgensen, DTU Space