Articlolul acesta a fost adaptat după un documentar video al ESA, Odiseea de explorare a lui Juice , și după două articole ale ESA, Lunile lui Jupiter: ce va descoperi Juice? și Juice: de ce durează așa de muuult.
Alăturați-vă lui Juice, o navă spațială interplanetară a ESA, în călătoria sa către misterioasa și gigantica planetă gazoasă Jupiter, călătorie întreprinsă pentru a descoperi secretele intrigantelor sale luni de gheață.
O mare odisee de explorare cosmică tocmai a început: noua misiune îndrăzneață a omenirii în partea exterioară a Sistemului Solar, numită Jupiter Icy Moons Explorer (adică Juice), misiune a Agenției Spațiale Europene (ESA), este gata să exploreze uriașa planetă Jupiter și cele mai mari luni ale sale.[1,2] Aceste lumi ciudate au stârnit curiozitatea noastră încă de pe vremea când Galileo Galilei și-a îndreptat telescopul spre planetă și a descoperit cele mai mari patru luni ale ei: Io, Europa, Ganimede și Callisto. Da, Juice va fi prima navă spațială care va orbita o altă lună decât Luna noastră.
Primele sonde spațiale care au vizitat sistemul Jovian au ridicat mai multe întrebări decât au găsit răspunsuri. De exemplu, se crede că trei dintre cele mai mari luni adăpostesc oceane subterane, pe baza descoperirilor misiunii NASA Galileo de la începutul anilor 2000, întrucât datele magnetometrice au indicat prezența apei lichide în interiorul lunilor, dar nu suntem siguri ce formă ar putea lua aceasta sau dacă vreunele dintre aceste luni ar putea susține viața. Grație lui Juice, multe dintre aceste răspunsuri ne pot fi de-acum la îndemână. ESA a lansat nava spațială în aprilie 2023, într-o călătorie de opt ani către îndepărtata planetă.
Vehiculul spațial se va confrunta cu multe pericole pe parcurs: radiații, temperaturi extreme, dar și imensa atracție gravitațională a lui Jupiter, toate în timp ce evoluează la sute de milioane de kilometri distanță de Pământ.
Pentru a descoperi secretele ascunse ale acestor lumi misterioase, Juice a fost echipat cu cei mai puternici senzori de teledetecție, cu cele mai puternice instrumente geofizice și cu cea mai mare dotare de echipamente care a zburat vreodată înspre partea exterioară a Sistemului Solar. Echiparea include zece instrumente științifice dedicate, un monitor de radiații (RADEM), dar și o instalație ce combină radio-interferometria planetară cu efectul Doppler (PRIDE) și care folosește date de la radiotelescoapele de pe Pământ pentru a furniza informații de înaltă precizie privind poziția și viteza navei spațiale. Toate acestea sunt alimentate de o instalație fotovoltaică cu 85 m2 de aripi solare.
După o călătorie de opt ani către Jupiter, Juice va face observații detaliate asupra gigantului gazos și asupra celor trei luni mari care dețin oceane: Ganimede, Callisto, și Europa. Această misiune ambițioasă va analiza cei trei sateliți naturali și va descoperi multe lucruri despre aceste destinații, destinații interesante mai ales ca habitate potențiale pentru forme de viață, trecute sau prezente. Juice va monitoriza mediul complex constituit de câmpul magnetic, de radiațiile și de plasma planetei Jupiter, precum și interacțiunea acestuia cu lunile din jur, studiind sistemul Jupiter ca un arhetip pentru sistemele gazoase gigantice din Univers.
Și întrucât nu este posibil ca vehiculul spațial să se oprească la o lună, să o exploreze și apoi să meargă la alta, cea mai mare parte a observațiilor se va face în timpul trecerii în proximitatea fiecărei luni. Prima parte a misiunii (2,5 – 3 ani) va fi constituită dintr-o serie de orbitări în jurul planetei Jupiter, iar la fiecare a doua rotire Juice va zbura pe lângă Europa, Callisto sau Ganymede. În final, Juice își va schimba traiectoria pentru a orbita satelitul Ganymede, devenind astfel prima navă spațială care a orbitat vreodată o lună în Sistemul Solar exterior.
Principalul obiectiv științific al misiunii Juice va fi Ganimede, cea mai mare lună din Sistemul Solar – mai mare și decât planeta Mercur.
Dacă ar fi să săpăm sub crusta de gheață a lui Ganymede, crustă având grosimea de 150 km, probabil că am găsi un ocean cu o adâncime de 100 km, unde ar putea teoretic să existe forme de viață primitive. Juice va „pătrunde” adânc în acest ocean, dar nu folosind vreun burghiu uriaș. Oamenii de știință și inginerii au lucrat intens pentru a proiecta instrumente speciale de teledetecție capabile să exploreze satelitul atât pe durata trecerii pe lângă el, cât și în timp ce orbitează în jurul lui.
Misiunea Juice va cerceta diverse aspecte cheie: misteriosul câmp magnetic al lui Ganimede (este singura lună din Sistemul Solar care și-a generat propriul magnetism), oceanul său ascuns, miezul său complex, conținutul de gheață al învelișului, interacțiunile sale cu mediul local și cu cel al planetei Jupiter, activitatea sa trecută și prezentă, și respectiv dacă luna ar putea fi sau nu – sau dacă a fost vreodată – un mediu propice vieții. Investigațiile asupra lunii vor începe intens la sfârșitul anului 2034 și Juice își va încheia misiunea asolizând pe Ganymede în 2035.
Juice va finaliza cele două survolări ale Europei în iulie 2032, iar cea mai mare apropiere va fi de 400 km. În timpul acestor apropieri, Juice va explora geologia, suprafața, subteranul, activitatea și mediul satelitului, ce pare să aibă o suprafață tânără, activă din punct de vedere geologic, colorată și marcată distinct.
Misiunea va analiza compoziția și chimia suprafeței Europei, urmărind îndeosebi substanțe considerate esențiale pentru susținerea vieții (‘biosemnături’) și determinând sursa compoziției suprafeței lunii. Se presupune că satelitul Europa poate evacua vaporii de apă în spațiu prin ‘plumes – coloane de vapori’ și prin gheizere; Juice va căuta să identifice pungi de apă în subsolul lunii folosind un radar revoluționar, apt să ”vadă” prin gheață, și va putea dezvălui locațiile în care transferul de materie între subteran, suprafață și spațiu poate fi foarte intens.
Misiunea Juice va finaliza primul survol al satelitului Callisto în iunie 2032; nava spațială va realiza în total 21 de survolări ale acestei luni în perioada 2032 – 2034 (atât pentru a explora acest satelit al lui Jupiter, cât și pentru a-și ajusta energia și orientarea orbitei sale), ajungând la 200 km de Callisto la cea mai avansată apropiere.
Observațiile anterioare ale misiunii Galileo a NASA sugerează că luna Callisto are o stratificare internă parțială; însă suprafața sa este foarte veche și pare să fi fost inactivă geologic timp de aproximativ un miliard de ani, așa că nu este clar dacă luna aceasta are vreo dinamică internă în derulare. În ciuda acestui fapt, Callisto pare să aibă un câmp magnetic care nu este generat intern, ca cel al lui Ganymede, ci este produs fie de un rezervor mare de lichid ascuns sub învelișul său de gheață, fie de interacțiunile din atmosfera superioară ionizată a lui Callisto.
Întrucât Callisto este și satelitul galilean cel mai puțin evoluat geologic, ea oferă o perspectivă unică asupra mediului din jurul planetei Jupiter timpurii. Deoarece nu pare să fi evoluat mult de-a lungul timpului, luna Callisto poate dezvălui informații unice despre modul în care s-a format inițial, și chiar despre originea „ecosistemului” Jupiter.
Înainte de a-și începe misiunea științifică, Juice va trebui să realizeze o serie de manevre dificile pentru a ajunge pe orbită în jurul lui Jupiter. Juice a fost lansat în aprilie 2023 și va petrece aproximativ opt ani navigând către Jupiter. Durata acestei îndelungate călătorii înspre exteriorul Sistemului Solar are mai puțin de-a face cu distanța dintre Pământ și Jupiter și mai mult cu evitarea atracției gravitaționale masive a Soarelui.[3] Juice este una dintre cele mai grele sonde interplanetare lansate vreodată (puțin peste 6000 kg), adică cu doar un pic mai grea decât un eventual rezervor imens de combustibil capabil să stocheze energia necesară pentru a ieși singur de sub influența atracției gravitaționale a Soarelui. În schimb, Juice va folosi o serie de manevre de ‘asistență gravitațională’, prin survolarea unor corpuri cerești, pentru a câștiga energie balansându-se prin câmpurile gravitaționale puternice ale lui Venus și ale Pământului. Acest scenariu include și inedita survolare a Lunii, satelitul Pământului, programată pentru august 2024.
După ce Juice va ajunge la Jupiter, va începe partea cea mai dificilă pentru echipa de control. Intrarea pe orbită în jurul unui corp ceresc este dificilă. Vehiculul spațial trebuie să se apropie dintr-un unghi precis și la o anume viteză, apoi să execute o amplă manevră critică, la momentul potrivit, într-o direcție specifică și cu magnitudinea corectă. Dacă se apropie prea repede sau prea lent, prea puțin adânc sau prea abrupt, sau dacă manevra se face la momentul nepotrivit, cu amplitudinea sau cu direcția greșită, atunci vehiculul se pierde în spațiu. Sau se poate întâmpla ca nava să fie departe de traseul optim, și să aibă nevoie de mult – poate prea mult – combustibil pentru a-și corecta traseul. Iar după ce Juice va ajunge pe orbita lui Jupiter, vor fi necesare alte manevre complexe pentru a configura misiunile de suvolare a lunilor jupiteriene, Europa, Callisto și Ganimede.
Și doar după toate acestea Juice își va putea începe obiectivele misiunii. Investigând pe Ganymede, Europa și Callisto ca un trio, Juice va realiza pentru noi o imagine comparativă a mediilor acestor luni, și ne va clarifica asupra proprietățile acestora și asupra potențialului lor de găzduire a vieții. Așa că rămâneți pe recepție pentru a afla despre evoluția misiunii și despre incitantele sale descoperiri!
[1] Documentar video al ESA despre odiseea de explorare a lui Juice: https://www.youtube.com/watch?v=Eq8ZOQ9h3D8
[2] Articol ESA despre lunile lui Jupiter: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice/The_moons_of_Jupiter_What_will_Juice_discover
[3] Articol ESA despre durata călătoriei lui Juice: https://www.esa.int/Enabling_Support/Operations/Juice_why_s_it_taking_sooo_long
Acest articol nu este util doar ca exercițiu de înțelegere, ci poate fi folosit pentru a promova discuții despre provocările și riscurile explorării spațiului. Dacă lunile au condițiile potrivite pentru a susține viața, atunci cât timp ar dura să se ‘terra-formeze’ aceste luni, și cum ar fi posibil ca oamenii să supraviețuiască călătoriei pe distanțe lungi?
În plus, cursanții pot realiza un model de sistem solar (inclusiv cu lunile din jurul lui Jupiter) folosind bile din polistiren de diferite diametre, care pot fi vopsite și etichetate, iar în acest model poate evolua, după traiectoria prevăzută, o machetă a sondei Juice.
Colin Oates, profesor de Fizică, Scoția
Nu putem privi propria galaxie din exterior, așa că ne punem următoarea întrebare: cum o putem totuși studia? Și aflăm aici cum astronomii deslușesc trecutul dramatic al Căii Lactee și cum descoperă astfel o fereastră către viitorul acesteia.
