Das Leben auf dem Jupiter-Mond Europa kann sich in den Tiefen verstecken, um zu überleben

Juptier

Europa, von der NASA-Raumsonde Galileo aus gesehen. Sichtbar sind Ebenen aus hellem Eis, Risse, die bis zum Horizont reichen, und dunkle Flecken, die wahrscheinlich sowohl Eis als auch Schmutz enthalten. (Bildnachweis: NASA / Ted Stryk)



Der Jupitermond Europa gilt als eine der besten potentiellen Quellen für außerirdisches Leben im Sonnensystem und könnte Leben im Ozean tief unter der eisigen Kruste des Mondes beherbergen.



Einige Organismen könnten sogar Reise an die Oberfläche Europas durch Risse und Instabilitäten in der Kruste, spekulieren einige Forscher. Aber die Strahlung von Jupiters Magnetosphäre bombardiert ständig den Mond und könnte Leben in geringen Tiefen vernichten, was es schwierig macht, es mit einem Orbiter oder Lander zu entdecken.

Wissenschaftler versuchen daher experimentell zu bestimmen, wie tief organisches Leben auf Europa muss sich verstecken, um nicht zerstört zu werden.



Jupiters Magnetosphäre bestrahlt Europa – das etwas kleiner ist als der Erdmond – mit hochenergetischen Elektronen im Megaelektronenvolt-(MeV)-Bereich. Die meisten wissenschaftlichen Daten darüber, wie hochenergetische Strahlung organische Stoffe beeinflusst, haben sich jedoch auf den medizinischen Bereich konzentriert, wo Studien versuchen zu bestimmen, wie sich eine Chemotherapie auf den menschlichen Körper auswirkt. Diese Forschung konzentriert sich auf Wasser, den Hauptbestandteil des Körpers.

'Einfache Theorien darüber, wie tief die Elektronen gehen, sind nur für sehr energiereiche Elektronen bekannt', sagte Murthy Gudipati vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, das vom California Institute of Technology in Pasadena verwaltet wird. Gudipatis Forschung konzentriert sich stattdessen darauf, dass Elektronen Eis bombardieren. [ Fotos: Europa, Mysteriöser Eismond des Jupiter ]

'Selbst im Megaelektronenvoltbereich haben wir keine Labordaten, die auf Eis mit organischem Material gemessen wurden, was für die Astrobiologie wirklich wichtig ist', sagte Gudipati.



Modell von Europa

Modell des Interieurs von Europa. Es wird angenommen, dass der Mond einen metallischen Kern hat, der von einem felsigen Inneren umgeben ist, und darüber hinaus einen globalen Ozean, der von einer Schale aus Wassereis umgeben ist(Bildnachweis: NASA)

Die Kraft der Elektronen



Gudipati und sein Team platzierten organische Detektormoleküle hinter Eis unterschiedlicher Dicke und feuerten dann eine Elektronenkanone auf sie ab. Sie maßen nicht nur, wie tief die Elektronen selbst gereist sind, sondern auch das Eindringen der von den Elektronen losgeschlagenen Photonen – ein Nebeneffekt, den andere Experimente nicht verfolgt haben.

'Diese Photonen können viel tiefer eindringen und organisches Material schädigen', sagte Gudipati.

Der Vorgang ist vergleichbar damit, eine Person hinter einer Wand zu platzieren und mit verschiedenen Frequenzen zu sprechen, während die Dicke der Barriere geändert wird, fügte er hinzu. Außer natürlich, dass die hier untersuchten Frequenzen organische Moleküle töten können, anstatt sich mit ihnen zu unterhalten.

Wes Patterson, ein Planetenwissenschaftler an der Johns Hopkins University, verglich die Auswirkungen der Jupiterstrahlung mit den Dosen, die Menschen während eines Krankenhausbesuchs erhalten können.

'Es gibt einen Grund, warum Labortechniker beim Röntgen Bleiwesten tragen', sagte Patterson. 'Eine Exposition über einen kurzen Zeitraum tut Ihnen vielleicht nicht allzu viel, aber wenn Sie ständig Strahlung ausgesetzt sind, wird sie dem Körper schaden.'

Er bekräftigte die Bedeutung des Experimentierens der Forschung mit Eis statt mit Wasser und nannte es 'einen entscheidenden ersten Schritt'.

Europa, ein Mond unter vielen umkreisenden Jupiter, scheint einen mutmaßlichen Ozean zu haben, der unter seiner gefrorenen Oberflächenkruste versteckt ist. Um die Wasserregionen unter seiner Eisschale zu erfassen, sind jedoch härtere Kameras erforderlich.

Europa, ein Mond unter vielen umkreisenden Jupiter, scheint einen mutmaßlichen Ozean zu haben, der unter seiner gefrorenen Oberflächenkruste versteckt ist. Um die Wasserregionen unter seiner Eisschale zu erfassen, sind jedoch härtere Kameras erforderlich.(Bildnachweis: NASA)

Schritt für Schritt

Das Team konzentrierte sich auf niederenergetische Elektronenstrahlung, die bis zu zehntausend Mal weniger stark ist als die von Jupiter . In diesem unteren Bereich hängt die Eindringtiefe der Elektronen direkt von der Stärke der Strahlung ab.

Die Forscher betrachteten drei Szenarien, in denen das Bombardement an Stärke zunimmt. Zwei berücksichtigen potenzielle Veränderungen, die mit der Tiefe einhergehen können; bei stärkeren Energien könnten die Elektronen mehr oder weniger Schaden anrichten, was das Team berechnet hat. Wenn die Ergebnisse jedoch bei höheren Energieniveaus gleich bleiben, dringt eine Strahlung von 100 MeV zwischen 60 und 80 Zentimeter (23 bis 32 Zoll) ein.

Das klingt vielleicht nicht so, als ob es ein Problem wäre, aber wenn ein nach Europa geschickter Lander auf der Suche nach Leben nur 2 Fuß (0,6 Meter) in einen stark bestrahlten Bereich der Kruste gräbt, würde er höchstwahrscheinlich keine finden, da wahrscheinlich Elektronen vorhanden sind alle organischen Stoffe in dieser Region zerstört hätte. [ Tour durch Jupiters große Monde: Io, Ganymed, Europa, Callisto ]

Das Team plant, die Studie zu den Auswirkungen einer erhöhten Strahlungsenergie schrittweise auszuweiten. Ein Grund für die schrittweise Ausweitung ist, dass nicht ganz Europa der gleichen Exposition ausgesetzt ist.

Jupiters Magnetosphäre rotiert mit dem Planeten etwa alle zehn Stunden, während Europa 85 Stunden braucht, um Jupiter zu umkreisen. Folglich überholt die Magnetosphäre den Mond ständig und setzt die Rückseite oder die nachlaufende Hemisphäre mehr Strahlung aus als die Vorderseite. Der äquatoriale Bereich der Hinterseite erleidet mehr Schaden als seine Pole.

'Wir müssen verstehen, wie diese Tiefe je nach Standort variiert', sagte Patterson.

Das ist etwas, was Gudipati erreichen möchte.

'Wir müssen schrittweise Laborstudien durchführen, die so viel wie möglich von der für Europa relevanten Region abdecken', sagte er.

Schließlich hofft er, Experimente in Energiebereichen durchführen zu können, die mit dem Magnetfeld des Jupiter vergleichbar sind, obwohl er feststellte, dass jeder Schritt teurer wird. Aber wenn es um die Vorbereitung einer Mission nach Europa geht, könnten die Kosten für unzureichendes Wissen höher sein.

'Wenn wir Millionen oder Milliarden [in eine Mission nach Europa] investieren, dann lohnt es sich, eine halbe bis eine Million Dollar zu investieren, um dieses gesamte Spektrum abzudecken', sagte Gudipati.

Patterson stimmte zu. 'Dies sieht nach einem wirklich großartigen Start für etwas aus, das für zukünftige Überlegungen zur Landung auf Europa wichtig wäre und sogar um zu verstehen, was wir aus der Umlaufbahn beobachten könnten.'

Solche Experimente könnten dazu beitragen, realistische Ziele für mögliche Missionen nach Europa zu setzen. Ohne sie, organische Moleküle finden auf dem eisigen Mond könnte weitaus schwieriger sein, sagten Forscher.

'Wenn wir nicht wissen, wie tief wir durch Laborsimulationen graben sollen, werden wir eine Münze werfen', sagte Gudipati.

Diese Geschichte wurde bereitgestellt von Astrobiologie-Magazin , eine von der NASA gesponserte webbasierte Veröffentlichung Astrobiologie-Programm .