Hoe NASA's Juno-sonde de wetenschappers Kosmische archeologie zal laten doen

NASA's Juno Ruimtevaartuigen zijn sinds 4 juli in een baan rond Jupiter geweest en verzamelen gegevens terwijl ze zware straling bestrijden die door de intense magnetische velden van Jupiter wordt veroorzaakt. Gedurende de volgende 20 maanden verzamelt het ruimtevaartuig ter grootte van een voetbalveld gegevens over de atmosfeer, magnetosfeer, aurora, chemische samenstellingen, enzovoort van de planeet. Het is een gigantische missie en een missie die niet alleen over Jupiter gaat. De gasreus dient echt als een proxy voor het zonnestelsel zelf. Wetenschappers willen begrijpen hoe dat hele ding ben begonnen.

"Het is niet echt archeologie, in die zin dat archeologie alles te maken heeft met het opgraven van de overblijfselen van menselijke culturen en beschavingen uit het verleden", zegt Jonathan Lunine, een planetaire onderzoeker aan de Cornell University, wiens onderzoeken sterk verbonden zijn met de Juno missie. "Maar het is archeologie, in de zin dat we proberen op te graven uit een record, dat van nature onvolmaakt is, het vroegste deel van de geschiedenis van het zonnestelsel." Jupiter is daar essentieel voor: het is zo groot dat het geveegd werd al dit materiaal en bewaarde het in wezen.

De grootste planeet in het zonnestelsel, Jupiter, werd het eerst geboren en groeide snel, en trok alle elementaire materialen en verbindingen aan die de rest van de hemellichamen in een baan rond onze zon vormen. Als je het bestudeert om meer over het bredere systeem te weten, kun je de ringen van een boom bestuderen om meer te weten te komen over klimaatschommelingen.

"Samen hadden Jupiter en Saturnus een primair effect op de dynamiek van de schijf waaruit de aarde en andere planeten ontstonden", zegt Lunine. Meer specifiek, hij zegt dat wetenschappers kunnen leren hoe Jupiter zich heeft gevormd en hoe het de evolutie van zijn buren kan hebben beïnvloed door twee dingen uit te zoeken:

1) Heeft de planeet een rotsachtige kern? De aanwezigheid van een kern zal ons vertellen of Jupiter is gevormd door een tweestaps proces van kerngroei gevolgd door de ineenstorting van gas, wat zou duiden op een langdurige vormingstijd die samenviel met de geboorte en groei van andere terrestrische planeten.

Als we ontdekken dat Jupiter geen kern heeft - en zeker als we er op een dag achter komen dat Saturn dat ook niet is - "dan zou dat ons in de richting van een veel sneller model duwen," zegt Lunine. Dat zou erop wijzen dat een planetaire schijf ineenstortte en twee planeten werd in plaats van zich rond een originele bol te vormen. Dat proces had veel eerder kunnen plaatsvinden.

2) Waar is Jupiter in vredesnaam van gemaakt? Lunine en zijn collega's willen graag weten wat de samenstelling van de planeet is, want het is waarschijnlijk ook "de samenstelling van de bouwstenen van alle planeten van het zonnestelsel, inclusief materiaal dat mogelijk water naar de aarde heeft afgeleverd".

"Dit," zegt Lunine, "is een soort onderdeel van de kosmische archeologie."

Zoals een stad wordt gebouwd van materiaal dat endemisch is voor een regio, moet Jupiter zijn gebouwd met materialen die beschikbaar zijn in zijn galactische omgeving. Steden vallen uit elkaar en het is zeker dat de samenstellende materialen van Jupiter na verloop van tijd chemisch zijn getransformeerd, maar de delen zijn nog steeds de onderdelen - en dat klopt ook als het gaat om zuurstof en water.

Onderzoek naar water op Jupiter is echt een poging om zuurstof te bestuderen hoe zuurstof zich op onze planeet verzamelde. Als we die informatie kunnen krijgen, kunnen we misschien zelfs de planeet onderkennen en begrijpen hoe zuurstof zich opdoet in planeten. Het kennen van dit gedrag is een soort omgekeerde manier om erachter te komen hoe een planeet het potentieel ontwikkelt om water te verzamelen.

Lunine's werk draait om deze twee onderzoeken. Om de aanwezigheid van een kern te bestuderen, zal hij de gegevens van nabij volgen Juno verzamelt zich met betrekking tot zwaartekrachtsgedrag dat van de planeet komt, met waarnemingen gerelateerd aan het Doppler-effect. Om naar de overvloed aan water te kijken, zullen hij en zijn collega's de informatie volgen die door de microgolfradiometer van het ruimtevaartuig wordt verzameld en radiogolven gebruiken om water te meten dat in de wolken van de planeet zit.

De Juno-missie zelf is pas echt mogelijk geworden in de huidige versie van NASA. Het is een missie die zich exclusief op Jupiter richt, in tegenstelling tot de manier Cassini bestudeert allerlei soorten manen rond Saturnus en Nieuwe horizonten gaat ver voorbij Pluto. Dit komt omdat om Jupiter te bestuderen, je in een baan moet komen die dichtbij genoeg is om de planeet te bestuderen terwijl je weerstand biedt aan een gewelddadige omgeving die onvermijdelijk een ruimteschip zal doden. Het moet een zeer gespecialiseerd en eng onderzoek zijn.

Het ontsluiten van de geheimen van de oorsprong van Jupiter en de kindsheid van het zonnestelsel begint pas echt in oktober Juno zal nog een motorbrand ondergaan om zich een weg te banen naar een nog dichterbij baan. Dat is echt het moment waarop het onderzoek van Lunine kan beginnen. "Dit is echt een geweldige kans", zegt hij.