Die Juno-Mission der NASA misst die Sauerstoffmenge auf Europa. Der eisbedeckte Mond des Jupiter erzeugt alle 24 Stunden 1.000 Tonnen Sauerstoff – genug, um eine Million Menschen einen Tag lang atmen zu lassen. Doch die Geschwindigkeit der Sauerstoffproduktion auf Jupiters Mond Europa ist deutlich langsamer als in den meisten früheren Studien. Die am 4. März in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Ergebnisse wurden durch Messung der Wasserstoffentwicklung auf der Oberfläche des eisigen Jupitermondes mithilfe von Daten ermittelt, die mit dem Instrument Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) gesammelt wurden.
Juno ist mit 11 hochmodernen wissenschaftlichen Instrumenten zur Untersuchung des Jupitersystems ausgestattet, darunter neun Sensoren für geladene Teilchen und elektromagnetische Wellen zur Untersuchung der Magnetosphäre des Jupiter. Juno ist Teil des New Frontiers-Programms der NASA, das im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, im Auftrag des Science Mission Directorate der Agentur in Washington durchgeführt wird. Die italienische Raumfahrtbehörde (ASI) finanzierte das Jovian InfraRed Auroral Mapper-Projekt. Lockheed Martin Space in Denver hat das Raumschiff gebaut und betreibt es.
Europa ist mit einem äquatorialen Durchmesser von 3.100 Kilometern der viertgrößte der 95 bekannten Jupitermonde und der kleinste der vier galiläischen Monde. Wissenschaftler glauben, dass sich unter seiner Eiskruste ein riesiger innerer Ozean aus Salzwasser befindet, und sie sind neugierig, ob unter der Oberfläche Bedingungen herrschen könnten, die Leben ermöglichen.
Diese Ansicht von Jupiters Eismond Europa wurde von JunoCam an Bord der NASA-Raumsonde Juno während eines nahen Vorbeiflugs an der Mission am 29. September 2022 aufgenommen. Bilddaten: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Bildbearbeitung: Kevin M. Gill CC BY 3.0
Die Autoren der Studie schätzen, dass die erzeugte Sauerstoffmenge etwa 26 Pfund pro Sekunde (12 Kilogramm pro Sekunde) beträgt. Bisherige Schätzungen reichen von einigen Pfund bis zu mehr als 2.000 Pfund pro Sekunde (mehr als 1.000 Kilogramm pro Sekunde). Wissenschaftler gehen davon aus, dass ein Teil des auf diese Weise erzeugten Sauerstoffs als mögliche Quelle für Stoffwechselenergie in den unterirdischen Ozean des Mondes gelangen könnte.
Es ist nicht nur Wasser, das die Aufmerksamkeit von Astrobiologen auf sich zieht: Auch die Position des Jupitermondes spielt eine wichtige Rolle für die biologischen Fähigkeiten. Europas Umlaufbahn platziert es direkt im Zentrum der Strahlungsgürtel des Gasriesen. Geladene oder ionisierte Teilchen des Jupiter bombardieren die eisige Oberfläche, spalten Wassermoleküle in zwei Teile und erzeugen Sauerstoff, der in den Ozean Europas strömen kann.
„Europa ist wie ein Eisball, der im fließenden Strom langsam Wasser verliert. Außer in diesem Fall handelt es sich bei der Strömung um eine Flüssigkeit ionisierter Teilchen um Jupiter aufgrund seines ungewöhnlichen Magnetfelds“, sagte JADE-Wissenschaftler Jamie Szalay von der Princeton University in New Jersey. „Wenn diese ionisierten Teilchen mit Europa kollidieren, zerstören sie das Wassereismolekül auf der Oberfläche und erzeugen Wasserstoff und Sauerstoff. In gewisser Weise wird die gesamte Eisschale ständig durch Wellen geladener Teilchen erodiert, die über sie hinwegschwirren.“
Als Juno am 29. September 2022 um 14:36 Uhr PST innerhalb von 220 Meilen (354 Kilometer) an Europa vorbeiflog, identifizierte und maß JADE Wasserstoff- und Sauerstoffionen, die durch den Beschuss geladener Teilchen erzeugt und dann vom Magnetfeld des Jupiter „aufgefangen“ wurden als er am Satelliten vorbeiraste.
Diese Abbildung zeigt geladene Teilchen vom Jupiter, die auf die Oberfläche Europas fallen und gefrorene Wassermoleküle in Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle aufspalten. Wissenschaftler glauben, dass einige dieser neu entstandenen Sauerstoffgase in Richtung des unterirdischen Ozeans Europas wandern könnten, wie im Einschub gezeigt. NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU
„Als die Galileo-Mission der NASA an Europa vorbeiflog, öffnete sie uns die Augen für die komplexe und dynamische Interaktion Europas mit seiner Umwelt. „Juno bot eine neue Möglichkeit, die Zusammensetzung geladener Teilchen, die aus der Atmosphäre Europas ausgestoßen werden, direkt zu messen, und wir konnten es kaum erwarten, hinter den Schleier dieser faszinierenden Wasserwelt zu blicken“, sagte Szalay. „Aber was uns nicht bewusst war, war, dass Junos Beobachtungen uns eine so strenge Einschränkung hinsichtlich der Menge an Sauerstoff geben würden, die auf der eisigen Oberfläche Europas produziert wird.“
„Unsere Fähigkeit, während unserer ausgedehnten Mission in die Nähe der Galileischen Monde zu fliegen, hat es uns ermöglicht, mit einer breiten Palette wissenschaftlicher Untersuchungen zu beginnen, einschließlich einiger einzigartiger Möglichkeiten, zur Erforschung der Bewohnbarkeit Europas beizutragen“, sagte Scott Bolton, Junos leitender Forscher Southwest Research Institute. Institut in San Antonio. „Und wir sind noch nicht fertig. Weitere Vorbeiflüge am Jupitermond und die erste Erkundung von Jupiters nahegelegenem Ring und der Polaratmosphäre stehen noch bevor.“
Die Sauerstoffproduktion ist einer von vielen Aspekten, die die NASA-Mission Europa Clipper erforschen wird, wenn sie im Jahr 2030 am Jupiter ankommt. Die Mission verfügt über eine komplexe Nutzlast von neun wissenschaftlichen Instrumenten, um festzustellen, ob in Europa bewohnbare Bedingungen herrschen. Jetzt haben Bolton und der Rest des Juno-Missionsteams eine andere Jupiterwelt im Visier – den von Vulkanen übersäten Mond Io. Am 9. April wird sich die Raumsonde ihrer Oberfläche in einer Entfernung von etwa 10.250 Meilen (16.500 Kilometer) nähern. Die Daten, die Juno sammeln wird, werden Erkenntnisse aus früheren Vorbeiflügen an Io ergänzen, darunter zwei extrem nahe Anflüge in einer Entfernung von etwa 932 Meilen (1.500 Kilometer) am 30. Dezember 2023 und 3. Februar 2024.
Jupiter durch die Augen des Hubble-Teleskops
Der Riesenplanet Jupiter wird vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA in diesen neuesten Bildern, die am 5. und 6. Januar 2024 aufgenommen wurden und beide Seiten des Planeten zeigen, erneut in seiner ganzen gestreiften Pracht enthüllt. Hubble beobachtet Jupiter und die anderen äußeren Planeten des Sonnensystems jährlich im Rahmen des Outer Planets Atmospheric Legacy (OPAL)-Programms. Diese großen Welten sind in Wolken und Dunst gehüllt, die durch starke Winde verursacht werden und ein Kaleidoskop ständig wechselnder Wetterbedingungen verursachen.
Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA hat vom 5. bis 6. Januar 2024 Bilder von beiden Seiten des Riesenplaneten Jupiter aufgenommen. NASA, ESA, STScI, Amy Simon (NASA-GSFC)
Im Bild links sticht der klassische Große Rote Fleck, dessen Volumen viel größer ist als das der Erde, deutlich aus der Jupiteratmosphäre hervor. Unten rechts, auf einem südlicheren Breitengrad, befindet sich ein Objekt, das manchmal Red Spot Jr. genannt wird. Dieses Hochdruckgebiet war das Ergebnis einer Verschmelzung von Stürmen in den Jahren 1998 und 2000 und verfärbte sich 2006 erstmals rot, bevor es in den Folgejahren wieder zu einem blassen Beige wechselte. Dieses Jahr ist es wieder etwas rötlicher.
Die Quelle der roten Farbe ist unbekannt, könnte aber eine Reihe chemischer Verbindungen umfassen: Schwefel, Phosphor oder organische Stoffe. Red Spot Jr. bleibt auf seiner Spur, fährt aber in die entgegengesetzte Richtung und passiert etwa alle zwei Jahre den Großen Roten Fleck. Ein weiterer kleiner roter Hochdruckgebiet erscheint im hohen Norden.
Im rechten Bild ist Sturmaktivität auch auf der gegenüberliegenden Hemisphäre erkennbar. Rechts von der Mitte erscheinen zwei Stürme, ein dunkelroter Zyklon und ein rötlicher Hochdruckgebiet. Diese Stürme drehen sich in entgegengesetzte Richtungen, was auf abwechselnde Hoch- und Tiefdrucksysteme hinweist. Was den Zyklon betrifft, so kommt es an den Rändern zu einem Aufschwung, während in der Mitte Wolken absinken, was dazu führt, dass sich der atmosphärische Dunst auflöst.
Es ist zu erwarten, dass die Stürme aufgrund ihrer Rotation im und gegen den Uhrzeigersinn voneinander abprallen. Am linken Rand des Bildes befindet sich Jupiters innerer galiläischer Mond Io, der trotz seiner geringen Größe (nur geringfügig größer als der Erdmond) der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem ist.
Dank seiner Empfindlichkeit gegenüber blauen und violetten Wellenlängen erkennt Hubble Ablagerungen von Vulkanausbrüchen auf der Oberfläche. Im Jahr 1979 entdeckte die NASA-Raumsonde Voyager 1 das Pizza-ähnliche Aussehen und die vulkanische Aktivität von Io. Hubble machte dort weiter, wo die Voyager aufgehört hatte, und beobachtete Jahr für Jahr den unruhigen Mond Io.