Juno missie gaat mogelijk Jupiters manen bezoeken

Als de plannen van NASA’s Juno team goedgekeurd worden, dan gaat Juno in de komende jaren langs de manen van Jupiter vliegen. Juno doet sinds het in een baan rond Jupiter kwam in 2016 onderzoek naar de binnenkant van Jupiter. En dat onderzoek is geslaagd. We weten inmiddels dat Jupiter ooit door een grote protoplaneet geraakt is. De kern is daardoor nog altijd “pluizig” en niet scherp omrand. De kern is met andere woorden goed door elkaar geschud.

Volgend jaar houd de huidige missie van Juno officieel op. Het Juno team heeft een plan ingediend voor een vervolg van juli 2021 tot september 2025. In die tijd moet Juno meerdere keren langs Jupiters grote manen vliegen. In de zomer van 2021 al vliegt Juno op 1000 km langs Ganymedes. En eind 2022 vliegt de ruimtesonde op slechts 320 km langs Europa. Ook zal Juno twee keer langs de vulkaanmaan Io vliegen op ongeveer 1500 km afstand.

Wat zal Juno’s bijdrage zijn aan het onderzoek naar deze manen? Uiteraard zullen de manen in beeld gebracht worden met JunoCam. De resolutie zal niet beter zijn dan wat NASA’s Galileo sonde heeft gefotografeerd, maar we zullen wel veranderingen op het oppervlak kunnen zien. De microgolf radiometer kan de dikte van het ijs meten. Met de spectrometer zouden concentraties van waterijs, kooldioxide en organische moleculen in beeld gebracht kunnen worden. En diverse instrumenten zouden ook geiserpluimen kunnen detecteren. Een mooi voorproefje voordat de Europa Clipper missie gelanceerd wordt in 2024. Die zou in 2030 bij Jupiter moeten aan komen.

Eind vorig jaar vloog Juno al eens in de buurt van Ganymedes, op 100.000 km afstand. (Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM)

Bij Ganymedes kan Juno bovendien de magnetosfeer in 3D in kaart brengen. Ganymedes is de enige maan met een magnetosfeer. Bij Io kan Juno eventuele magma oceanen kunnen vinden. Tenslotte zal ook onderzoek gedaan worden aan de ringen van Jupiter.

En dit is eigenlijk allemaal mogelijk omdat Juno in 2016 niet in zijn juiste baan kwam. Juno draaide eerst in 53 dagen rond de grootste planeet van ons zonnestelsel. Daarna had de baan verlaagd moeten worden zodat Juno elke 14 dagen zijn laagste passage zou maken. Maar er waren problemen met Juno’s raketmotor en het team besloot het risico niet te nemen om deze nog eens te ontbranden. Door Juno’s hogere baan kostte het meer tijd om de wetenschappelijke gegevens te verzamelen, maar is Juno’s elektronica minder bloot gesteld aan Jupiters sterke stralingsveld. En dus kan de missie dus nog even door. Eind dit jaar zullen we weten of budget vrij komt voor deze uitgebreide missie.

Bron:

https://spaceflightnow.com/2020/10/12/juno-team-planning-close-flybys-of-jupiters-moons/

Coverfoto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill (CC-BY)

NASA kiest mogelijke missies naar Venus, Io en Triton

Waar gaat NASA in de toekomst naar toe in het zonnestelsel? Deze week maakte NASA een nieuwe selectie van Discovery-klasse missies bekend. Dit zijn relatief goedkope wetenschappelijke missies die door universiteiten voorgesteld kunnen worden. Er is budget voor een of twee van zulke nieuwe missies, maar voor nu heeft NASA er vier geselecteerd om verder uit te werken.

De missies gaan naar Venus, Jupiter-maan Io en Neptunus-maan Triton.

 

TRIDENT

Toen Voyager-2 in 1989 langs Neptunus vloog, bleken er op Triton duidelijke sporen te zijn van geisers. Dit was totaal onverwacht: Neptunus en Triton staan zo ver van de zon, dat astronomen een koude en totaal bevroren maan aan dachten te treffen. En er was meer: de aanwijzingen waren groot dat Triton een Kuipergordel object was, dat ingevangen in een baan rond Neptunus was.

TRIDENT moet in 2025 gelanceerd worden en dat zal geen uitstel dulden, want daarna duurt het decennia voor weer zo’n vlucht met weinig brandstof ondernomen kan worden. TRIDENT zal langs Venus en Jupiter (en Io) vliegen, voor het in 2038 aankomt bij Neptunus en Triton.

Helaas is TRIDENT een flyby missie. Om in een baan rond Neptunus of Triton te komen, zou veel brandstof nodig zijn en dat zou de missie te duur maken. TRIDENT zal op slechts 500 km langs Triton scheren en daarbij in de gelegenheid zijn om het hele oppervlak van deze maan in kaart te brengen. Ook zal TRIDENT in staat zijn om vast te stellen of er pluimen zijn en meten of er onder het oppervlak zich een oceaan bevindt.

TRIDENT flyby.PNG
Hoe de flyby van TRIDENT moet plaats vinden. (Afbeelding K. L. Mitchell , L. M. Prockter, W. E. Frazier, W. D. Smythe, B. M. Sutin, D. A. Bearden, en het Trident Team.)

 

VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy)

Het is al even geleden sinds NASA een missie naar Venus stuurde. En dat terwijl die planeet steeds meer vragen oproept. Zo zijn de aanwijzingen steeds sterker dat Venus vulkanisch actief is. VERITAS is een missie die Venus met radar in kaart moet gaan brengen. Dat deed de Magellan missie in 1989 ook, maar VERITAS heeft een resolutie van 30 meter in plaats van Magellan’s 1 km.

Daarbij brengt VERITAS Venus ook in kaart in infrarood, waarmee vulkanisme gevonden kan worden. En VERITAS gaat het zwaartekrachtveld van Venus meten.

Veritas20150930.jpg
De VERITAS radarsonde (Afbeelding: NASA/JPL-Caltech)

 

DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging Plus)

Een grote onbeantwoorde vraag is waarom twee planeten van ongeveer gelijke grootte, Aarde en Venus, zulk extreem ander klimaat kunnen ontwikkelen. Venus heeft een oppervlakte temperatuur van 460 graden Celsius, op Aarde stroomt water. De hoop is dat de DAVINCI+ missie daar antwoorden op kan geven.

DAVINCI_Venus_mission_descent
De DAVINCI+ afdalingssonde. (Afbeelding: NASA/GSFC)

Terwijl DAVINCI+ in 66 minuten afdaalt naar het oppervlak, zal de afdalingssonde druk bezig zijn de samenstelling van de atmosfeer te bepalen. Een belangrijke vraag is wat er gebeurd is met water op Venus. Er zijn aanwijzingen dat Venus heel vroeger water op het oppervlak heeft gehad. Maar waar is dat gebleven?

DAVINCI+ zal een camera bij zich hebben die tijdens de afdaling en op het oppervlak foto’s zal maken. DAVINCI+ zal de eerste Venus afdaler zijn sinds 1986.

Io Volcano Observer (IVO)

Tja, waarom zou je Jupiter’s vulkanische maan Io in vredesnaam van zo dichtbij willen onderzoeken? Er is geen oceaan van water, geen geisers en geen enkele aanwijzing voor leven. Io heeft vulkanisme zoals je dat verwacht: met lava. Maar daarin is Io dan samen met de Aarde uniek in. En we zouden van Io heel veel kunnen leren over hoe plaattektoniek werkt. Sterker nog, we weten eigenlijk heel weinig over hoe plaattektoniek tot stand komt.

IVO moet daarom in 2031 in een baan rond Jupiter komen en een aantal flyby’s langs Io maken. De reden dat IVO niet in een baan rond Io komt, is omdat Io dicht rond Jupiter draait. Het stralingsveld van Jupiter zou daarbij de electronica verwoesten. Beter dan om vanuit een hoge baan af en toe (negen keer in vier jaar) langs Io te scheren. En de hoop is dat IVO daarbij door de pluim van een vulkaan vliegt, zodat die geanalyseerd kan worden. Uiteraard heeft IVO de nodige camera’s om het vulkanisme uitgebreid in beeld te brengen.

Om te vieren dat de Io Vulcano Observer een stap verder is gekomen, maakte de astronoom en kunstenaar James Tuttle Keane een model van Io dat je kunt uitprinten en op een bol kan plakken:

 

De uiteindelijke beslissing welke van deze missies er echt gelanceerd gaat worden, wordt in 2021 genomen. Afhankelijk van het budget zouden er een of twee missies kunnen zijn.

 

Bronnen:

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7597

https://en.wikipedia.org/wiki/Trident_(spacecraft)

https://en.wikipedia.org/wiki/VERITAS_(spacecraft)

https://en.wikipedia.org/wiki/DAVINCI

https://en.wikipedia.org/wiki/Io_Volcano_Observer

Klik om toegang te krijgen tot 3200.pdf

Klik om toegang te krijgen tot 3200.pdf

 

Coverafbeeldingen: NASA/JPL-Caltech

Waterdamp rond Jupiter-maan Europa bevestigd

Voor het eerst is het bewezen dat er zich waterdamp bevindt rond Jupiter-maan Europa. Er waren al aanwijzingen en in 2016 deed de Hubble Space Telescope al waarnemingen die erg die kant op wezen. Maar nu is het bevestigd met de Keck telescoop op Mauna Kea in Hawaii. Astronomen hebben op basis van deze gegevens berekend dat er 2360 kg water per seconde (ofwel een Olypmisch zwembad in enkele minuten) ontsnapt.

De waterdamp is waarschijnlijk afkomstig van geisers. Er nog rekening gehouden wordt dat het sterke stralingsveld van Jupiter waterijs wegslaat, maar recent zijn aanwijzingen gevonden dat dat waarschijnlijk niet de bron is.

In de 2020-er jaren gaan twee ruimtemissies op weg naar Europa. In 2022 gaat de Europese JUICE missie op weg om drie keer langs Europa te vliegen. Daarna gaat het voornamelijk onderzoek doen naar een andere Jupiter-maan waar een oceaan bij vermoed wordt: Ganymedes. Halverwege de 2020-er jaren moet NASA’s Europa Clipper gelanceerd worden op een krachtige SLS raket. Deze satelliet zal gedetailleerd onderzoek doen naar de grootte van de oceanen van Europa en het bestaan van geisers.

 

Bron:

http://keckobservatory.org/europa-vapor/

Coverafbeelding: NASA/JPL-Caltech

Jupiter botste mogelijk ooit frontaal met een grote protoplaneet

In 2016 kwam NASA’s Juno satelliet aan bij Jupiter om te onderzoeken hoe de binnenkant van de grootste planeet van ons zonnestelsel er uit ziet. Aan de hand van zwaartekrachtmetingen kwamen we er achter dat Jupiter’s kern niet enkel uit rots en ijs bestaat, maar dat er waterstof en helium door gemengd is. Daardoor krijg je een diffuse afscheiding met de rest van de atmosfeer. Dat was niet verwacht en astronomen zochten naar een verklaring.

Een team van Zwitserse en Chinese astronomen vermoedden dat dit iets te maken had met een inslag die Jupiter ooit te verduren heeft gehad. Dus ze besloten tienduizenden computersimulaties te draaien van inslagen met objecten van uiteenlopende grootten. Ze testten daarbij verschillende soorten impacten: van schampshotten tot frontale botsingen. Daarna keken ze wat voor resultaat dit opleverde. Niet alleen voor de kern van Jupiter, maar ook of Jupiter daarna in zijn huidige vorm gevormd had kunnen worden. Wat ze leerden, was dat als Jupiter in zijn vroege bestaan botste met een grote protoplaneet, dit miljarden jaren later nog te merken zou zijn aan een diffuse kern.

Jupiterimpact2.png
Een 3D afbeelding van Jupiter voor tijdens en na de impact. (Afbeelding: Shang-Fei Liu)

Wat voor botsing moeten we aan denken? Het artikel zegt dat de botsing plaats gehad zou moeten hebben in de periode waarbij Jupiter nog slechts 10 keer de massa van de Aarde was (Jupiter is nu 318 Aarde massa’s). Een even zo zware protoplaneet zou in een frontale botsing met Jupiter gekomen kunnen zijn. Deze botsing zou de kern kunnen hebben verpulverd, waardoor je tot op de dag van vandaag geen scherpe afscheiding tussen het rots en ijs in de kern en het waterstof en helium in de atmosfeer meer hebt.

Er zal meer onderzoek nodig zijn om deze hypothese te controleren. Maar als het waar is, dan lijkt het erop dat het vroege zonnestelsel flink wat botsingen gekend heeft. Het is waarschijnlijk hoe onze maan ontstaan is, hoe Mercurius een merkwaardige metaal-rots verhouding gekregen heeft en hoe Uranus op zijn kant is gekomen. En de auteurs van het artikel denken dat een dergelijke impact ook bepaalde kenmerken van Saturnus zou kunnen verklaren.

Bronnen:

http://nccr-planets.ch/blog/2019/08/14/giant-impact-disrupted-jupiters-core/

https://www.centauri-dreams.org/2019/08/22/giant-jovian-impact-could-explain-juno-data/

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1470-2 (paywall)

Coverafbeelding: Astrobiology Center, Japan)

Hubble schiet nieuwe foto van Jupiter

Op 27 juni maakte Hubble Space Telescope een nieuwe foto van de grootste planeet in ons zonnestelsel, Jupiter. Er was een goede reden om Jupiter weer eens te bekijken: de Grote Rode Vlek, de storm die al honderden jaren is waargenomen, wordt kleiner. En amateur astronomen namen waar dat de rode storm af leek te breken. De Grote Rode Vlek is nog echter altijd niet verdwenen. Je kunt hem met een redelijke telescoop nog altijd zien.

stsci-h-p1936a-m-1999x2000.png

 

Bronnen:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/hubble-new-portrait-of-jupiter

 

Keukenzout ontdekt op Europa

De oceanen onder het ijs van Jupiter-maan Europa zou wel eens hetzelfde zout kunnen bevatten dat zich in Aardse oceanen bevindt: keukenzout ofwel natriumchloride. Astronomen hadden aan aanwijzingen dat er zich zouten bevonden op het oppervlak van Europa, maar ze konden niet achterhalen wat voor zouten het waren. Het vermoeden was dat het ging om magnesium sulfaat, dat veel gebruikt wordt als badzout. Dit zout zou afkomstig zijn van oceanen onder het ijs.

Telescopen en ruimteschepen gebruiken meestal infrarood spectrometers om te achterhalen uit welke stoffen het oppervlak van manen en planeten bestaat. Maar in infrarood is keukenzout nagenoeg onzichtbaar. Vandaar dat het niet gevonden is. Een aantal onderzoekers beslooot in het lab te kijken of keukenzout onder omstandigheden van Europa zichtbaar zou zijn in zichtbaar licht. Dat was aanvankelijk niet het geval, behalve als het een tijd bloot gesteld werd aan straling vergelijkbaar met die van de zon. Het zout krijgt dan een vale gele kleur.

Astronomen van Caltech University besloten daarom spectra van Europa te nemen in zichtbaar licht. Ze gebruikten hiervoor de Hubble Space Telescope. En inderdaad, Tara Regio, een geologisch jong gebied, bleek precies de juiste pieken van “bestraald” keukenzout te hebben.

europa_nacl_F2.large.jpg
Een kaart met absorptie voor (bestraald) keukenzout op Europa. De zwarte lijnen geven geologisch actieve gebieden aan. Credits: NASA/JPL/Björn Jónsson/Steve Albers

Waarom is deze vondst interessant? Als Europa magnesiumsulfaat had gehad, had het uit de rotsachtige kern gesijpeld kunnen zijn. Maar keukenzout wijst op hydrothermische activiteit. En daarvoor waren al eerder ook andere aanwijzingen. Dergelijke bronnen zijn een mogelijke oorsprong van leven.

Bronnen:

https://www.caltech.edu/about/news/table-salt-compound-spotted-europa

Oorspronkelijke wetenschappelijke artikel (gratis te lezen): https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw7123

Goedkopere telescoop brengt vulkanische activiteit van Io in beeld

Om het vulkanisme van Jupiter-maan Io te onderzoeken heb je een flink grote telescoop nodig, zoals de Europese Very Large Telescope in Chili of het Keck Observatory in Hawaii. Maar die telescopen zijn meestal helemaal volgeboekt met ander belangrijk astronomisch onderzoek. Ze zijn zeker niet makkelijk in te zetten om een maan van Jupiter voortdurend in de gaten te houden.

Dus bedacht astronoom Jeff Morgenthaler van de Planetary Science Instutute een andere manier. Op Aarde gaat vulkanische activiteit vaak gepaard met een hoop gas en stof. Dus hij liet een speciaal filter bouwen dat specifiek het licht van heldere objecten, zoals Jupiter, 1000 keer dimt om dat stof en gas te zien. Dit filter gebruikt hij op een telescoop met een spiegel van 35 cm, die wij amateur astronomen kennen als een C14 (Celestron met een spiegel van 14 inch). En voila: nu kan hij Io zo vaak volgen als de waarnemingscondities in Arizona het toelaten. (Een video ervan (MP4, 64 Mb) is te zien op de site van de Planetary Science Institute.)

fp_IoIO_heroic_shot

Op deze manier ontdekte hij vulkanische activiteit van Io tussen midden december 2017 en begin januari 2018. Het gas van Io’s vulkanisme vulde Jupiter’s magnetosfeer (de grootste rond een planeet bestaande structuur in ons zonnestelsel) tot begin juni.

Jeff Morgenthaler vertelde hierover op de Weekly Space Hangout van vorige week:

 

Bronnen:

http://psi.edu/news/iosodium

https://github.com/jpmorgen/IoIO (broncode voor het observatorium)