Život pod ledem? Europa Clipper nám přiblíží Jupiterův měsíc jako nikdy předtím
Roušku tajemství Europy by mohla poodhalit sonda NASA. Na svou dalekou cestu se vydala loni 14. října a k cíli by měla dorazit v roce 2030.
Europa Clipper představuje první sondu určenou k podrobnému studiu Jupiterova čtvrtého největšího měsíce. Existují vědecké důkazy, že Europa patří mezi nejslibnější místa k hledání podmínek pro život mimo Zemi. „O této misi sníme už pětadvacet let, od doby, kdy jsem ještě byla na vysoké škole,“ přibližuje planetární geoložka Cynthia Phillipsová z NASA Jet Propulsion Laboratory v kalifornské Pasadeně.
Automat doletí k plynnému obrovi v dubnu 2030 s jediným cílem – zjistit, zda na Europě a dalších podobných světech může existovat život. V 90. letech totiž získala mise NASA s názvem Galileo přesvědčivé důkazy, že se pod ledovým pláštěm souputníka ukrývá kapalný rezervoár, jenž může obsahovat dvakrát víc vody než všechny pozemské oceány dohromady.
Gigantické výtrysky vody
Europa je nepatrně menší než Měsíc a má jeden z nejhladších povrchů ve Sluneční soustavě. Postrádá velkorozměrové struktury jako krátery či pohoří, a to v důsledku významné tektonické aktivity způsobované slapovými silami, jež jsou tam až tisíckrát mohutnější než obdobné jevy – příliv a odliv – na Zemi. Těleso pokrývají velké ledové kry a prasklinami mezi nimi proniká na povrch zakalená voda. Na snímcích poutají pozornost dlouhé tmavé linie, představující zmrzlou podpovrchovou vodu. Rozsáhlé oblasti označované jako „chaotický terén“ utváří patrně popraskaný led nad rozlehlými podpovrchovými jezery. A tamní voda může skýtat vhodné prostředí pro život.
Hubbleův teleskop vyfotografoval vodní výtrysky stoupající až 200 km nad povrch v oblasti jižního pólu měsíce. Uvedené rovněž patří k indiciím, že se na Europě pod vrstvou ledu rozkládá hluboký oceán. Slapové síly a tření v důsledku gravitačních interakcí s Jupiterem vytvářejí dostatek tepla k udržení kapalného prostředí.
Mimo jiné se podařilo zjistit, že ledem pokrytý měsíc generuje každých 24 hodin zhruba 1 000 tun kyslíku – dost na to, aby mohl milion lidí dýchat celý den. Europu obklopuje řídká atmosféra obsahující molekuly kyslíku, jež vznikají štěpením molekul vody na povrchu vlivem silné radiace. Část kyslíku pak může být v důsledku tektonické subdukce zanesena do podpovrchového rezervoáru a následně se tam podílet na biologických procesech. „Oceán na Europě se považuje za jedno z nejnadějnějších míst ve Sluneční soustavě, které by mohlo tvořit potenciální útočiště života,“ uvedl Geoffrey Yoder z NASA. „A pozorované výtrysky nabízejí možnost získat z něj vzorky.“
Poklad pod povrchem
Máme přesvědčivé důkazy, že se na Europě nachází globální oceán kapalné vody, což z ní dělá jeden z cílů s nejvyšší prioritou při pátrání po živých formách mimo Zemi. Voda tvoří nezbytný předpoklad pro život, jak ho známe, přičemž podmínky v podpovrchové zásobárně nám mohou hodně napovědět o historii měsíce. A co víc – oceán na Europě je zřejmě v kontaktu se skalnatým mořským dnem, tudíž tam očekáváme chemické reakce, které vytvářejí hydrotermální průduchy. Na Zemi tito tzv. černí kuřáci podporují prosperující ekosystémy, takže by mohli podobně fungovat i na Jupiterově průvodci.
Rezervoár pod zmrzlým povrchem Europy může být hluboký více než 100 km. Důkazy o jeho existenci zahrnují například gejzíry tryskající skrz ledovou kůru, slabé magnetické pole či již zmiňovaný chaotický terén, deformovaný možná právě podpovrchovým oceánem. Ledový štít o tloušťce kolem 30 km jej izoluje před extrémním chladem, vakuem i před intenzivní radiací. „Základní chemické prvky jako uhlík, vodík, kyslík, dusík, fosfor a síra a zdroje energie, dvě ze tří podmínek života, se nacházejí po celé Sluneční soustavě. Třetí z nich, kapalná voda, se však mimo Zemi hledá obtížněji,“ zmínil planetolog NASA Lucas Paganini. Europa tak může mít vše potřebné pro život, jak ho známe.
Nevídaně blízko
Úkolem Europa Clipperu je získat víc informací o geologii povrchu i složení nitra měsíce a posoudit jeho biologický potenciál. Vzhledem k intenzivnímu radiačnímu prostředí Jupitera provede sonda řadu průletů a při nejtěsnějším z nich se k přirozenému satelitu přiblíží na pouhých 25 km. Vědecké přístroje na palubě poslouží k analýze přítomnosti geotermální aktivity a indukovaného magnetického pole, což následně umožní potvrdit existenci podpovrchové vodní zásobárny.
Automat však nenese přístroje pro hledání života. Místo toho musí nejprve určit tloušťku ledového krunýře Europy a zjistit, jak oceán působí na její povrch. Dále musí prozkoumat složení rezervoáru a určit, zda obsahuje složky, které umožňují a podporují život.
S vědeckou výzbrojí
K uvedeným úkolům sonda využije sofistikované přístrojové vybavení. Kamery WAC a NAC budou pořizovat snímky Europy a zmapují 90 % jejího povrchu s vysokým rozlišením. Odražené infračervené záření pak analyzuje spektrometr MISE, aby bylo možné stanovit složení povrchu: Zařízení bude hledat organické látky jako sírany a uhličitany i další sloučeniny.
Radar REASON prozkoumá strukturu a tloušťku ledu a bude pod ním pátrat po podobných jezerech, jaká spočívají pod ledovým příkrovem Antarktidy. Magnetometr ECM má za úkol měřit sílu a orientaci magnetického pole měsíce – indukují ho změny magnetického pole Jupitera, a to zřejmě prostřednictvím elektrických proudů vířících ve slaném oceánu Europy. Detektor PIMS se zaměří na proudění plazmatu v blízkosti měsíce a pomůže kalibrovat údaje z magnetometru. Gravitační experimenty zpřesní tloušťku ledové kůry, zatímco přístroj THEMIS bude hledat nedávné výrony teplejší vody na povrchu či v jeho blízkosti.
Ultrafialový spektrograf UVS by měl pátrat po možných vývěrech vodní páry, jež by mohly odhalit vlastnosti oceánu, a poskytne údaje o povrchu i řídké atmosféře měsíce. Je navržen tak, aby vyhledával a studoval potenciální výtrysky vycházející z trhlin v ledu. „Jakmile detektor UVS zjistí výskyt oblaků, může jimi sonda proletět, aby si přístroj MASPEX tyto těkavé plyny ‚očichal‘,“ přiblížil James Burch ze Southwest Research Institute. Hmotnostní spektrometr MASPEX bude tedy s vysokou přesností určovat molekulární identitu plynů ve slabé atmosféře Europy a z možných vývěrů. Analyzátor prachu SUDA pak zachytí větší částice a určí jejich chemické složení.
Na dráze u plynného obra
Europa Clipper bude obíhat kolem Jupitera a během čtyř let absolvuje 49 blízkých průletů okolo Europy. Při každém z nich se přitom zaměří na jiné místo, aby prozkoumal téměř celý měsíc, a jeho vědecké přístroje budou při průletu pracovat vždy současně. Na každém oběhu stráví automat v radiační zóně v blízkosti přirozeného satelitu necelý den, načež se vrátí do bezpečné vzdálenosti a o dva až tři týdny později se celý proces zopakuje. Elektronika sondy spočívá v trezoru se stěnami z hliníko-zinkové slitiny o tloušťce 9,2 mm, které ji ochrání před intenzivním zářením planety.
Blízké průlety zvyšují šance, že budoucí sondy zvládnou odebrat vzorky z podpovrchového oceánu, aniž by musely na měsíci přistát a provrtat se ledovou vrstvou o síle desítek kilometrů. Jinou, avšak složitější možnost představuje dosednutí v oblasti jednoho z gejzírů a spuštění automatického průzkumníka do praskliny v ledu. Plánované sondy by měly například přesně určit místa, kudy voda proniká na povrch, zjistit, jak silný je povrchový led, kolik vody rezervoár obsahuje a jak je slaná. A také by mohly spolehlivě stanovit složení gejzírů.
Která přiletí první?
V současné době studuje Jupiter sonda NASA s názvem Juno. Do kosmu se vydala v roce 2011 a na oběžnou dráhu kolem plynného obra byla navedena o pět let později. Její mise však zřejmě skončí letos v září. Evropský automat JUICE alias Jupiter Icy Moons Explorer odstartoval 14. dubna 2023 na raketě Ariane 5. Loni 19. srpna využil gravitaci Měsíce a o den později prolétl okolo Země. Letos na konci srpna minul Venuši, načež se ještě v letech 2026 a 2029 vrátí k „rodné“ planetě – což jej urychlí na dlouhé cestě k Jupiteru, kam dorazí v červenci 2031.
Europa Clipper zamířil do vesmíru na Falconu Heavy loni 14. října, tedy o 1,5 roku později než JUICE. K úpravě jeho trajektorie mají posloužit dva gravitační manévry: Letos 1. března už prolétl kolem Marsu a příští rok začátkem prosince absolvuje urychlení u Země. Do soustavy gigantické planety tak dorazí 11. dubna 2030 čili víc než o rok před automatem JUICE.
