Zwei Instrumente des Southwest Research Institute wurden am 14. Oktober an Bord der NASA-Raumsonde Europa Clipper vom Kennedy Space Center der Agentur aus gestartet. Die Raumsonde soll eine detaillierte Erkundung des Jupitermondes Europa durchführen und untersuchen, ob dort lebensfreundliche Bedingungen herrschen könnten.
Das vom SwRI entwickelte MAss Spectrometer for Planetary EXploration (MASPEX) und der Ultraviolet Spectrograph (Europa-UVS) gehören zu den neun wissenschaftlichen Instrumenten und einer schwerkraftwissenschaftlichen Untersuchung, die zur Erforschung von Europa, Jupiters viertgrößtem Mond und einem der wahrscheinlichsten Standorte für Europa, entwickelt wurden potenzielles Leben in unserem Sonnensystem. In den 1990er Jahren lieferte die Galileo-Mission der NASA starke Beweise dafür, dass Europa, das etwa die Größe des Erdmondes hat, einen flüssigen Ozean unter einer Eiskruste unbekannter Dicke hat. Dieser globale Ozean könnte mindestens doppelt so viel Wasser enthalten wie die Erde.
„Die Fähigkeit, diesen Ozean aus der Ferne zu charakterisieren, ist von entscheidender Bedeutung – MASPEX verfügt über eine 50-mal feinere Massenauflösung als alles, was zuvor in den Weltraum geflogen ist“, sagte Dr. Jim Burch, Senior Vice President des SwRI und leitender Forscher von MASPEX. Burch leitet den Raumfahrtbereich des Instituts mit drei Abteilungen, die sich der Weltraumwissenschaft, der Sonnensystemwissenschaft und Raumfahrtsystemen widmen. „MASPEX kann Moleküle mit nahezu identischer Masse anhand der Energie unterscheiden, die die Atome bindet. Es unterscheidet auch Isotope – Atome mit der gleichen Anzahl an Protonen, aber einer unterschiedlichen Anzahl an Neutronen. Diese Fähigkeiten sind entscheidend, um die Bewohnbarkeit Europas aufzudecken.“
Europa-UVS ist der sechste in einer Reihe von vom SwRI gebauten Ultraviolett-Spektrographen und profitiert stark von der Designerfahrung, die sein Team mit dem Juno-UVS-Instrument gesammelt hat, das derzeit auf der Juno-Raumsonde der NASA in Jupiters rauer Strahlungsumgebung betrieben wird.
„UVS ist darauf ausgelegt, potenzielle Fahnen aufzuspüren und zu untersuchen, die von Oberflächenrissen auf Europa ausgehen“, sagte Dr. Kurt Retherford, leitender Forscher für das UVS-Instrument und leitender Programmmanager am SwRI. UVS wird die Zusammensetzung und Chemie der Atmosphäre Europas untersuchen, um deren Ursprung, Struktur und Variabilität zu verstehen. Dabei werden Fahnen im Hinblick auf ihre Aktivität und die Beschaffenheit von unterirdischen Wasserreservoirs gesucht und charakterisiert.
„Sobald UVS potenzielle Schwaden erkennt, könnte das Raumschiff durch sie hindurchfliegen und es MASPEX ermöglichen, die flüchtigen Gase zu ‚schnüffeln‘“, sagte Burch.
Das Massenspektrometer soll die molekulare und isotopische Zusammensetzung dieser Gase messen und Einblicke in den Oxidationszustand des unterirdischen Ozeans des Mondes und mögliche metabolische Energiequellen für potenzielles mikrobielles Leben bieten.
„Mit diesen präzisen Messungen wird die Zusammensetzung der Gase Aufschluss über die Geschichte des Inneren geben und darüber, ob unter der eisigen Oberfläche Europas Lebensbedingungen herrschen“, erklärte Burch.
Ein weiteres UVS ist jetzt auf dem Weg zum Jupiter an Bord des Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) der ESA, um sowohl Jupiter als auch seinen Mond Ganymed zu umkreisen.
„Der Einsatz von zwei UVS-Instrumenten im Jupiter-System zur Durchführung von Messungen wird spannende ergänzende wissenschaftliche Möglichkeiten bieten“, sagte Retherford. „Juice untersucht hauptsächlich Ganymed, aber er wird zweimal an Europa vorbeifliegen.“
Europa Clipper ist das größte solarbetriebene Raumschiff der NASA für eine Planetenmission und wird in eine lange Umlaufbahn um den Gasriesen Jupiter eintreten, um über einen Zeitraum von vier Jahren wiederholt nahe Vorbeiflüge am Mond durchzuführen. Insgesamt wird die Mission fast 50 Vorbeiflüge in Höhen zwischen 25 und 2.700 Kilometern durchführen.
Zum MASPEX-Instrumententeam gehören Wissenschaftler von SwRI, SETI, der Washington University, der Arizona State University, dem Imperial College London und der University of Franche-Comté. Zum Europa-UVS-Instrumententeam gehören Wissenschaftler des SwRI, der University of Texas at San Antonio, des SETI, des Planetary Science Institute, des Royal Institute of Technology in Schweden und der Universität zu Köln in Deutschland.