Life on Jupiter Moon Europa May Hide in Depths to Survive

Beschouwd als een van de beste potentiële bronnen voor buitenaards leven in het zonnestelsel, kan Jupiter's maan Europa leven in de oceaan diep onder de ijzige korst van de maan.

Sommige organismen kunnen zelfs naar Europa's oppervlak reizen door scheuren en instabiliteiten in de korst, speculeren sommige onderzoekers. Maar straling van de magnetosfeer van Jupiter bombardeert constant de maan en kan het leven op ondiepe diepten vernietigen, waardoor het moeilijk te detecteren is met een orbiter of lander.

Dus wetenschappers proberen experimenteel te bepalen hoe diep organisch leven op Europa zich moet verbergen om te voorkomen dat het wordt vernietigd.

Jupiters magnetosfeer blaast Europa - dat iets kleiner is dan de maan van de aarde - met hoogenergetische elektronen in het megaelectron volt (MeV) bereik. Maar de meeste wetenschappelijke gegevens over de invloed van energierijke straling op organische stoffen zijn gericht op het medische veld, waar studies trachten te bepalen hoe chemotherapie het menselijk lichaam beïnvloedt. Dat onderzoek richt zich op water, het belangrijkste onderdeel van het lichaam.

"Eenvoudige theorieën over hoe diep de elektronen zijn, zijn alleen bekend voor elektronen met een zeer hoge energie", zegt Murthy Gudipati van NASA's Jet Propulsion Laboratory, dat wordt beheerd door het California Institute of Technology in Pasadena. Gudipati's onderzoek richt zich op elektronen die in plaats daarvan ijs bombarderen. [Foto's: Europa, Mysterious Icy Moon of Jupiter]

"Zelfs in het megaelectron volt-bereik hebben we geen laboratoriumgegevens die zijn gemeten op secties met organische stof, wat erg belangrijk is voor astrobiologie," zei Gudipati.

De kracht van elektronen

Gudipati en zijn team plaatsten organische detectormoleculen achter ijs van verschillende dikte en vuurden daarop een elektronenkanon af. Ze maten niet alleen hoe diep de elektronen zelf reisden, maar ook de penetratie van de fotonen die door de elektronen waren losgelaten - een secundair effect dat niet door andere experimenten werd gevolgd.

"Die fotonen kunnen veel dieper doordringen en schade aan organisch materiaal veroorzaken," zei Gudipati.

Het proces lijkt op het plaatsen van een persoon achter een muur en het spreken op verschillende frequenties, terwijl hij de dikte van de barrière verandert, voegde hij eraan toe. Behalve natuurlijk, kunnen de hier bestudeerde frequenties organische moleculen doden in plaats van ermee te converseren.

Wes Patterson, een planetaire wetenschapper aan de Johns Hopkins University, vergeleek de effecten van Jupiter's straling op de doses die mensen kunnen krijgen tijdens een bezoek aan het ziekenhuis.

"Er is een reden waarom laboratoriumtechnici loodvesten dragen bij het geven van röntgenfoto's," zei Patterson. "Blootstelling over een korte tijd zal misschien niet teveel voor u zijn, maar als u voortdurend wordt blootgesteld aan straling, zal het het lichaam beschadigen."

Hij herhaalde het belang van het experiment van het onderzoek met ijs in plaats van water en noemde het "een essentiële eerste stap."

Stap voor stap

Het team concentreerde zich op energiezuinige elektronenstraling, tot tienduizend keer minder dan het intense spervuur ​​dat door Jupiter werd opgepompt. In dit lagere bereik is de diepte tot waar de elektronen doordringen direct gerelateerd aan de sterkte van de straling.

De onderzoekers hebben drie scenario's overwogen naarmate het bombardement sterker werd. Twee houden rekening met potentiële veranderingen die mogelijk met diepte gepaard gaan; bij sterkere energieën kunnen de elektronen meer of minder schade aanrichten, wat het team heeft berekend. Als de resultaten echter hetzelfde blijven bij hogere energieniveaus, zal straling van 100 MeV tussen 60 en 80 centimeter (23 tot 32 inch) doordringen.

Dit klinkt misschien niet alsof het een probleem zou zijn, maar als een lander die naar Europa wordt gestuurd maar 2 voet (0,6 meter) graaft in een sterk bestraald deel van de aardkorst op zoek naar leven, zal hij dit waarschijnlijk niet vinden omdat elektronen waarschijnlijk zou alle organische stoffen in die regio hebben vernietigd. [Touring Jupiter's Big Moons: Io, Ganymede, Europa, Callisto]

Het team is van plan het onderzoek naar de effecten van verhoogde stralingsenergie stapsgewijs uit te breiden. Een reden voor de geleidelijke verlenging is dat niet alle Europa dezelfde blootstelling ervaart.

De magnetosfeer van Jupiter draait rond de planeet, ongeveer om de tien uur, terwijl het voor Europa 85 uur kost om in Jupiter te draaien. Dientengevolge overvalt de magnetosfeer constant de maan, waardoor de achterkant, of achterblijvende hemisfeer, wordt blootgesteld aan meer straling dan de voorkant. Het equatoriale gebied van de achterliggende zijde lijdt meer schade dan zijn polen.

"We moeten begrijpen hoe die diepte varieert met de locatie," zei Patterson.

Dat is iets wat Gudipati hoopt te bereiken.

"We moeten stapsgewijze laboratoriumstudies doen die zoveel mogelijk van de regio bestrijken die relevant is voor Europa," zei hij.

Uiteindelijk hoopt hij experimenten uit te voeren op energiebereiken die vergelijkbaar zijn met het magnetische veld van Jupiter, hoewel hij opmerkte dat elke stap duurder zal worden. Maar als het gaat om het voorbereiden van een missie naar Europa, kunnen de kosten van onvoldoende kennis hoger zijn.

"Als we miljoenen of miljarden investeren [in een missie naar Europa], dan is het de moeite waard om een ​​half miljoen tot een miljoen dollar te investeren om dit volledige bereik te dekken," zei Gudipati.

Patterson ging akkoord. "Dit lijkt een echt goed begin van iets dat belangrijk zou zijn voor toekomstige overweging om op Europa te landen, en zelfs om te proberen te begrijpen wat we vanuit een baan konden waarnemen."

Dergelijke experimenten kunnen helpen realistische doelen te stellen voor potentiële missies naar Europa. Zonder hen zou het vinden van organische moleculen op de ijsmaan veel uitdagender kunnen zijn, aldus onderzoekers.

"Als we niet weten hoe diep we door laboratoriumsimulaties moeten graven, gooien we een muntje", zei Gudipati.