Omöjlig måne förbluffar forskarna: solsystemets särling

Den roterar åt motsatta hållet runt sin planet, slungar ut mörka gejsrar i rymden och förändrar ständigt sin yta. Neptunus måne Triton beter sig mycket egendomligt och nu vill astronomerna veta varför. Först måste emellertid tre andra rymdexpeditioner besegras i kampen om Nasas gunst.

Den roterar åt motsatta hållet runt sin planet, slungar ut mörka gejsrar i rymden och förändrar ständigt sin yta. Neptunus måne Triton beter sig mycket egendomligt och nu vill astronomerna veta varför. Först måste emellertid tre andra rymdexpeditioner besegras i kampen om Nasas gunst.

Året är 2038. I en kall och avlägsen avkrok av solsystemet närmar sig en liten rymdsond en av de märkligaste himlakroppar som går att vaska fram på vår planetariska bakgård.

Medan sonden närmar sig sprutar mörka pelare upp från den iskalla ytan. Nu ska slöjan tas bort från Neptunus mystiska måne.

Sedan år 1989, då Voyager 2 som den första och hittills enda rymdsonden passerade Neptunus och dess 14 månar, har den största av planetens månar, Triton, fascinerat astronomerna med sina besynnerliga egenskaper.

Triton roterar åt fel håll runt sin planet, den är täckt av kväveis och genom sprickor i isen sticker mystiska mörka pelare ut i rymden.

De hittills enda bilderna av Triton togs av sonden Voyager 2 år 1989. Cirka 40 procent av månens yta har kartlagts.

© NASA

Om pelarna kommer från ett jättelikt inre hav som svämmar över av biologiskt liv vet forskarna inte. Det är det de vill att sonden Trident ska ta reda på.

Små expeditioner ger viktiga resultat

En septembernatt år 1846 blev den tyske astronomen Johann Gottfried Galle först med att upptäcka Neptunus på himlavalvet. Bara 17 dagar senare upptäcktes planetens största måne Triton av den brittiske astronomen William Lassell.

I dag, över 150 år senare, vet vi inte mycket mer om Triton än Voyager 2:s observationer hjälpte oss att förstå år 1989. Till exempel har endast 40 procent av månens yta kartlagts.

I slutet av 2030-talet ska emellertid rymdsonden Trident förhoppningsvis kunna avslöja Tritons sista hemligheter under sin två veckor långa förbiflygning.

Innan Trident kan sändas till Neptunus måste dock expeditionen bli utvald av Nasa. Tridentexpeditionen konkurrerar nämligen med tre andra rymdexpeditioner inom ramen för Nasas program Discovery, som omfattar målinriktade rymdexpeditioner med betydligt mindre budgetar än de större flaggskeppsexpeditionerna.

Expeditionen Mars Insight valdes ut i den senaste urvalsrundan inom ramen för Nasas Discoveryprogram. Sonden skulle borra fem meter ner i marken, men tvingades i januari 2021 ge upp efter bara en halv meter.

© JPL-Caltech/NASA

Det faktum att dessa expeditioner kostar mindre pengar innebär emellertid inte att deras upptäckter kommer att vara mindre betydelsefulla. En tidigare Discoveryexpedition är teleskopet Kepler, som har upptäckt över 2 600 planeter runt andra stjärnor än solen.

Just nu konkurrerar Trident med expeditionerna DaVinci+ och Veritas, båda med sikte på Venus, och expeditionen Ivo, som ska sändas till Jupiters måne Io.

Nasa kommer att välja som mest två av dem, och särskilt Venusexpeditionerna står högt i kurs sedan astronomerna i september 2020 offentliggjorde upptäckten av den biologiska molekylen fosfin i Venus atmosfär.

Doktor Louise M. Prockter, Tridentexpeditionens forskningsledare, håller tummarna för att Tritons många mysterier ska fånga Nasas intresse.

Sonden Trident är uppkallad efter den romerska havsguden Neptunus treudd. Just möjligheten att det finns ett saltvattenhav under isen är ett av skälen till att Triton är så intressant för astronomerna.

Trident konkurrerar med en expedition till Jupiters måne Io och två expeditioner till Venus, som i och med upptäckten av en biologisk molekyl i atmosfären har blivit högintressant som kandidat till liv utanför jorden.

© GSFC/NASA

DaVinci+ letar efter organisk molekyl

Rymdsonden DaVinci+ ska falla genom Venus atmosfär och ta reda på hur planeten förvandlades från en tempererad planet till ett 465 grader varmt inferno. Instrumenten ska leta efter den organiska molekylen fosfin i atmosfären och bland annat ge svar på om det tidigare har funnits hav på Venus yta.

© NASA

Ivo undersöker eldsprutande måne

Jupiters måne Io är solsystemets mest vulkaniskt aktiva himlakropp. Med rymdsonden Ivo ska astronomerna undersöka hur den vulkaniska magman bildas på månen. En av teorierna är att Io har ett flytande hav av magma under ytan, som förser de kraftiga vulkanutbrotten med ammunition.

© NASA

Veritas tar sig in under Venus moln

Enligt planen ska sonden Veritas sändas upp år 2026. Med hjälp av ett radarsystem ska Veritas kartlägga ytan under Venus tjocka moln för att komma fram till om planeten en gång i tiden har haft förutsättningar för liv. Sonden bär även med sig sensorer för mätningar av Venus gravitationsfält, som ska visa hur planetens inre delar är uppbyggda.

”I och med våra ytterst begränsade kunskaper om Triton väntar många mysterier på sin lösning. Ett av dem är huruvida ett hav döljer sig under ytan i dag, medan ett annat mysterium är hur det kommer sig att ytan är så ung. Vi vill också gärna ta reda på vad som ligger bakom pelarna som sticker upp från ytan”, säger Louise M. Prockter.

Livgivande flytande vatten

På jorden är flytande vatten praktiskt taget alltid en garanti för biologiskt liv. På flera av månarna i solsystemet, däribland Enceladus runt Saturnus och Europa runt Jupiter, kan det enligt astronomerna finnas liv, eftersom de har flytande saltvattenhav under isen.

Tidigare rymdexpeditioner har mätt den så kallade dopplereffekten vid förbiflygningar av månarna och därmed kunnat visa hur mycket deras inre förflyttas. Sonderna har i samband med det observerat så stora förskjutningar av exempelvis Europas inre att det bara kan förklaras med ett inre flytande lager.

Det kan kanske verka underligt att en kall måne som befinner sig miljardtals kilometer från solen kan ha flytande vatten, men förklaringen är gravitationen från planeten runt vilken månen kretsar.

Jupiters och Neptunus enorma massor skapar nämligen kraftiga tidvatteneffekter på månarna. Gravitationen drar och sliter i månarnas inre och den energi som uppstår till följd av detta värmer upp isen djupt under ytan, så att den smälter och övergår till flytande form.

Förekomsten av ett hav kan också förklara varför Tritons yta ser så anmärkningsvärt ung ut. Havets rörelser och energi kan ha åstadkommit de förändringar i månens isyta som har föryngrat Triton.

”Jag vet inte hur man utan en betydande värmekälla under ytan annars skulle kunna skapa tillräckligt mycket energi för att förnya Tritons yta under de senaste 10–50 miljoner åren”, säger Louise M. Prockter.

Månar som Enceladus och Europa bildade sina hav redan när de skapades, detta i en process som kallas differentiering, där månarna byggdes upp lager för lager. Återigen skiljer emellertid Triton ut sig från mängden.

Neptunus halade in Triton

Triton är den enda stora månen i solsystemet som roterar åt motsatta hållet i förhållande till sin planet. Och inte nog med det.

Medan de flesta månar kretsar i ungefär samma plan som sin planets ekvator roterar Triton i en förskjuten vinkel om 23 grader i förhållande till Neptunus.

In tegenstelling tot alle andere grote manen in het zonnestelsel draait Triton tegen de rotatie van Neptunus in, mogelijk omdat de maan een planetoïde was die is ingevangen door Neptunus’ zwaartekracht.

Den skeva omloppsbanan har fått astronomerna att lägga fram en teori om att Triton inte alltid har hört ihop med Neptunus. Kanske var månen en gång i tiden en del av Kuiperbältet, ett område med asteroider och kometer som ligger längre bort från solen än Neptunus, där bland annat dvärgplaneten Pluto finns.

Med tiden kan Triton ha fångats in av Neptunus gravitation och fått sin nuvarande omloppsbana. I denna process kan havet under isen ha uppstått.

”Tritons hav bildades troligen i samband med den händelse då månen fångades in i omloppsbana runt Neptunus. Dessutom gör den lutande omloppsbanan att tidvatteneffekterna värmer upp Triton på ett annat sätt än exempelvis Europa och Enceladus”, förklarar Louise M. Prockter.

Isexplosioner kan skapa gejsrar

Voyager 2:s observationer av Tritons sydpol år 1989 visade att omkring åtta kilometer höga, mörka gejsrar av ett okänt material – kanske damm eller sten – reser sig från ytan. Gejsrarna kan vara ännu ett tecken på att det finns vatten under månens is.

Denna typ av isvulkanism är känd från bland annat Jupiters måne Europa, där 200 kilometer höga gejsrar av vatten sprutar genom sprickor i ytan och genast fryser till is vid mötet med rymden.

Jupiters kraftiga tidvatteneffekt får de flytande vattenmassorna under Europas istäcke att utöva så högt tryck att det bildas sprickor i ytan. Något liknande kan ske i Tritons inre, men astronomerna misstänker att även solen påverkar processen.

Neptunus och Triton befinner sig i genomsnitt 4,5 miljarder kilometer från solen, 30 gånger längre bort från stjärnan än jorden. Men trots att solens strålar värmer ytterst lite så långt ut kan energin ändå påverka de mystiska pelarnas uppkomst:

Europas gejsrar är 200 kilometer höga och fryser till is i samma stund som de når den iskalla rymden.

© Mark Garlich/SPL

”Det räcker kanske för att värma det mörka lagret under kväveisen. När det mörka materialet värms upp utvidgas det och skapar ett övertryck och en därpå följande explosion genom isen, ut i den tunna atmosfären”, säger Louise M. Prockter.

Sista chansen på 100 år

Enligt planerna ska Trident sändas upp i oktober 2025, alternativt år 2026. Tidpunkten är noga anpassad till Jupiters omloppsbana.

Vid den tidpunkten befinner sig jorden och Jupiter i en position i förhållande till varandra som gör det möjligt att utnyttja Jupiters enorma massa – planeten väger 318 gånger mer än jorden – för att slunga ut Trident i en bana som slutligen för sonden hela vägen till Neptunus.

Denna teknik kallas gravity assist, eftersom man utnyttjar en planets gravitation för att föra en rymdsond längre ut i solsystemet med minimal förbrukning av raketbränsle.

🎬 Jupiter slungar Trident längre ut i rymden

När Trident enligt planerna kommer fram till Triton år 2038 för att under 13 dagar fotografera och genomföra mätningar av månen lär det vara sista chansen på länge.

I början av 2040-talet har nämligen Neptunus och Triton nått en punkt under sin 165 år långa omloppsbana runt solen där solens strålar på grund av månens lutande rotation kring Neptunus under de därpå följande cirka 100 åren träffar för långt norrut för att lysa upp de mörka gejsrarna på sydpolen, som astronomerna vill undersöka närmare.

Louise M. Prockter och Tridentexpeditionens övriga forskare måste alltså inte bara vinna över sina tre konkurrenter i kampen om Nasas gunst, utan har också ont om tid att hinna fram till solsystemets särling.