Europa Lander könnte ein Mikrofon tragen und auf das Eis "hören", um herauszufinden, was sich darunter befindet – Space Magazine

Zwischen dem Europa Clipper und dem vorgeschlagenen Europa Lander hat die NASA deutlich gemacht, dass sie beabsichtigt, im kommenden Jahrzehnt eine Mission zu diesem eisigen Mond des Jupiter zu senden. Seit dem Voyager 1 und 2 Die Sonden führten 1973 und 1974 ihre historischen Vorbeiflüge am Mond durch, die die ersten Hinweise auf einen Warmwasserozean im Inneren des Mondes lieferten. Wissenschaftler waren bestrebt, unter die Oberfläche zu ragen und zu sehen, was sich dort befindet.

Zu diesem Zweck hat die NASA einem Forscherteam der Arizona State University einen Zuschuss gewährt, um ein speziell entwickeltes Seismometer zu bauen und zu testen, mit dem der Lander das Innere Europas abhören würde. Dieses Gerät, das als Seismometer zur Erforschung des Untergrunds Europas (SESE) bekannt ist, hilft Wissenschaftlern festzustellen, ob das Innere Europas dem Leben förderlich ist.

Entsprechend dem Profil für den Europa Lander würde dieses Mikrofon an der Robotersonde montiert. Sobald es die Mondoberfläche erreicht hatte, sammelte das Seismometer Informationen über die unterirdische Umgebung Europas. Dies würde Daten über die natürlichen Gezeiten und Bewegungen innerhalb der Schale einschließen, die die Dicke der eisigen Oberfläche bestimmen würden.

Es würde auch bestimmen, ob die Oberfläche Wassertaschen aufweist – d. H. Unterirdische Seen – und sehen, wie oft Wasser an die Oberfläche steigt. Seit einiger Zeit vermuten Wissenschaftler, dass Europas „Chaos-Terrain“ der ideale Ort ist, um nach Beweisen für das Leben zu suchen. Es wird angenommen, dass diese Merkmale, bei denen es sich im Grunde genommen um ein Durcheinander von Graten, Rissen und Ebenen handelt, Stellen sind, an denen der unterirdische Ozean mit der eisigen Kruste interagiert.

Daher sind Hinweise auf organische Moleküle oder biologische Organismen dort am einfachsten zu finden. Darüber hinaus haben Astronomen auch Wasserfahnen entdeckt, die von der Oberfläche Europas kommen. Diese gelten auch als eine der besten Möglichkeiten, um Beweise für das Leben im Innenraum zu finden. Bevor sie jedoch direkt erkundet werden können, ist es von größter Bedeutung, festzustellen, wo sich Wasserreservoirs unter dem Eis befinden und ob sie mit dem inneren Ozean verbunden sind.

Und hier würden Instrumente wie das SESE ins Spiel kommen. Hongyu Yu ist ein Explorationssystemingenieur der School of Earth and Space Exploration der ASU und Leiter des SESE-Teams. In einem kürzlich erschienenen Artikel von ASU Now erklärte er: „Wir möchten hören, was Europa uns zu sagen hat. Und das bedeutet, ein sensibles „Ohr“ auf die Oberfläche Europas zu legen. “

Während sich die Idee eines Europa Lander noch in der Konzeptentwicklungsphase befindet, arbeitet die NASA daran, alle notwendigen Komponenten für eine solche Mission zu entwickeln. Aus diesem Grund haben sie dem ASU-Team einen Zuschuss zur Entwicklung und Erprobung ihres Miniatur-Seismometers gewährt, das an einer Seite nicht mehr als 10 cm misst und problemlos an Bord eines Roboterlanders montiert werden kann.

Noch wichtiger ist, dass sich ihr Seismometer von herkömmlichen Konstruktionen dadurch unterscheidet, dass es nicht auf einem Masse-Feder-Sensor beruht. Ein solches Design wäre für eine Mission zu einem anderen Körper in unserem Sonnensystem ungeeignet, da es aufrecht positioniert werden muss, was erfordert, dass es sorgfältig gepflanzt und nicht gestört wird. Darüber hinaus muss der Sensor in einem vollständigen Vakuum platziert werden, um genaue Messungen zu gewährleisten.

Durch die Verwendung eines mikroelektrischen Systems mit einem flüssigen Elektrolyten für einen Sensor haben Yu und sein Team ein Seismometer entwickelt, das unter einem größeren Bereich von Bedingungen betrieben werden kann. "Unser Design vermeidet all diese Probleme", sagte er. „Dieses Design hat eine hohe Empfindlichkeit gegenüber einer Vielzahl von Vibrationen und kann in jedem Winkel zur Oberfläche betrieben werden. Und wenn nötig, können sie bei der Landung hart auf den Boden treffen. “

Wie Lenore Dai, Chemieingenieurin und Direktorin der ASU-Schule für Ingenieurwesen für Materie, Verkehr und Energie, erklärte, eignet sich das SESE aufgrund seines Designs auch gut für die Erkundung extremer Umgebungen – wie der eisigen Oberfläche Europas. "Wir freuen uns sehr über die Möglichkeit, Elektrolyte und Polymere über ihre traditionellen Temperaturgrenzen hinaus zu entwickeln", sagte sie. "Dieses Projekt veranschaulicht auch die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Disziplinen."

Der SESE kann auch einen Schlag aushalten, ohne seine Sensorwerte zu beeinträchtigen. Dies wurde getestet, als das Team ihn mit einem Vorschlaghammer schlug und feststellte, dass er danach noch funktionierte. Laut dem Seismologen Edward Garnero, der auch Mitglied des SESE-Teams ist, wird dies nützlich sein. Lander haben normalerweise sechs bis acht Beine, die mit Seismometern gepaart werden könnten, um sie in wissenschaftliche Instrumente zu verwandeln.

Wenn so viele Sensoren auf dem Lander vorhanden sind, können Wissenschaftler Daten kombinieren und so das Problem der von jedem aufgezeichneten variablen seismischen Schwingungen überwinden. Daher ist es ein Muss, sicherzustellen, dass sie robust sind.

„Seismometer müssen mit der festen Masse verbunden werden, um am effektivsten arbeiten zu können. Wenn jedes Bein ein Seismometer trägt, können diese bei der Landung in die Oberfläche gedrückt werden und einen guten Bodenkontakt herstellen. Wir können auch Hochfrequenzsignale von längerwelligen Signalen aussortieren. Zum Beispiel würden kleine Meteoriten, die nicht zu weit entfernt auf die Oberfläche treffen, hochfrequente Wellen erzeugen, und Gezeiten von Gravitationsschleppern von Jupiter und den Nachbarmonden Europas würden lange, langsame Wellen erzeugen. “

Ein solches Gerät könnte sich auch als entscheidend für Missionen anderer „Ozeanwelten“ innerhalb des Sonnensystems erweisen, darunter Ceres, Ganymed, Callisto, Enceladus, Titan und andere. Es wird angenommen, dass auch auf diesen Körpern Leben in Warmwasser-Ozeanen, die unter der Oberfläche liegen, sehr gut existieren könnte. Daher ist ein kompaktes, robustes Seismometer, das in Umgebungen mit extremen Temperaturen arbeiten kann, ideal für die Untersuchung ihrer Innenräume.

Darüber hinaus könnten Missionen dieser Art Aufschluss darüber geben, wo die Eisschilde auf diesen Körpern am dünnsten sind und wo die inneren Ozeane am besten zugänglich sind. Sobald dies erledigt ist, wissen die NASA und andere Weltraumagenturen genau, wohin sie die Sonde (oder möglicherweise das Roboter-U-Boot) senden müssen. Obwohl wir vielleicht ein paar Jahrzehnte darauf warten müssen!

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