Na vijf jaar in een omloopbaan rond Jupiter begint de NASA-sonde Juno zich in een spiraalvormige beweging richting het hart van het Joviaanse systeem te verplaatsen.
In de komende vier jaar en 42 omloopbanen rond de gasreus zal het ruimtevaartuig zich steeds dieper in een verraderlijke en ongelooflijk vijandige omgeving wagen terwijl het onderweg nieuwe en spectaculaire beelden van de drie manen zal vastleggen. Dankzij het harnas van titanium waarmee Juno wordt beschermd tegen de extreme straling, is het ruimtevaartuig klaar voor de uitdaging. En het team dat Juno op aarde volgt, kan niet wachten om het op zijn gedurfde reis te begeleiden.
“Ik vind het heel erg spannend dat we dit plan hebben bedacht,” zegt Scott Bolton, hoofdwetenschapper van de Juno-missie en verbonden aan het Southwest Research Institute. “Het was een buitenissig idee, dat je een overstap kunt maken van een sonde die vanuit zijn omloopbaan vooral de planeet Jupiter bestudeert naar een echte ontdekker die het hele systeem zal verkennen.”
(Bekijk ook: Jupiter: 12 adembenemende beelden)
Naarmate Juno zich verder in dat systeem waagt, zullen zijn omloopbanen rond Jupiter telkens strakker worden, waardoor het ruimtevaartuig de grootste planeet van het zonnestelsel en ook drie van zijn meest intrigerende manen steeds dichter zal naderen.
In juni zal de door zonne-energie aangedreven sonde langs Ganymedes scheren, de grootste maan van het zonnestelsel. Vervolgens zal Juno in 2022 een bezoek brengen aan Europa, een wereld die is gehuld in een dikke laag ijs waaronder mogelijk een oceaan ligt waarin het bestaan van levensvormen denkbaar is. En tenslotte zal de sonde tijdens een gewaagde duikvlucht langs Jupiter ook de maan Io tegenkomen, een extreem vulkanische wereld die is bedekt met zwavelrijp. Het zal voor het eerst sinds het einde van de Galileo-missie, in 2003, zijn dat de drie manen van zó dichtbij worden geobserveerd. Wetenschappers die onderzoek naar deze geheimzinnige ijswerelden in het buitenste zonnestelsel doen, zijn opgetogen over het vooruitzicht.
“Ik probeer maar steeds de hashtag #PlanetsAreOverrated trending te krijgen,” zegt Julie Rathbun van het Planetary Science Institute, die onderzoek doet naar Io. “Want manen zijn veel en veel interessanter.”
Naast het bestuderen van deze drie hemellichamen zal Juno ook de ringen van Jupiter analyseren, door meermalen door dit stelsel van puingordels heen te vliegen. De duistere en ijle ringen zijn niet zo spectaculair als die van Saturnus, en wetenschappers weten er heel weinig over.
“Het is zó zelden dat een missie het buitenste zonnestelsel bezoekt, dus is het verbluffend dat we gebruik kunnen maken van een ruimtevaartuig dat daar rondvliegt,” zegt Cynthia Phillips van het Jet Propulsion Laboratory, die onderzoek doet naar de ijsmanen van het buitenste zonnestelsel. “Het gaat feitelijk om een geheel nieuwe missie.”
Vijf jaar rond Jupiter
Juno, genoemd naar de vrouw van de Romeinse oppergod Jupiter, werd in 2011 gelanceerd en op 4 juli 2016 in een omloopbaan rond de gasreus gebracht. Tot de voornaamste doelstellingen van het ruimtevaartuig behoren het bestuderen van de zwaartekracht, het magneetveld, de atmosfeer en het binnenste van Jupiter.
De sonde heeft tot nu toe vooral naam gemaakt met zijn ongekend gedetailleerde foto’s van de grootste planeet van het zonnestelsel. Eeuwenlang konden we de reusachtige wervelingen die over het oppervlak van Jupiter trokken, alleen van grote afstand observeren. Maar van dichtbij en door de lens van de JunoCam blijkt de gasreus een rijk geschakeerde wereld te zijn die door nog veel meer cyclonen wordt gekenmerkt, onder andere rond zijn voorheen onbekende noord- en zuidpool.
Naast een ijl ringenstelsel wordt Jupiter omcirkeld door zo’n 79 manen, waaronder twaalf die pas drie jaar geleden bij toeval zijn ontdekt. De vier grootste, de ‘Galileïsche’ manen, werden begin zeventiende eeuw voor het eerst geobserveerd door de Italiaanse geleerde Galileo Galilei, die ze aanvankelijk aanzag voor sterren. Inmiddels worden Ganymedes, Callisto, Europa en Io tot de meest fascinerende plekken in het hele zonnestelsel gerekend, en dat terwijl slechts een paar ruimtevaartuigen dicht genoeg in de buurt zijn gekomen om ze gedetailleerd te kunnen bestuderen. De beide Voyager-sondes vlogen in 1979 langs Jupiter, terwijl het ruimtevaartuig Galileo het Joviaanse stelsel vanaf 1995 acht jaar lang onder de loep nam.
“Wat mij nog steeds verbijstert, is dat we zo weinig gegevens hebben over al deze Galileïsche manen,” zegt Rathbun.
Het eerste doelwit tijdens Juno’s gewaagde verkenning is Ganymedes. De grootste maan van het zonnestelsel heeft een diameter van ruim vijfduizend kilometer, draait elke 172 uur éénmaal rond Jupiter en is groter dan de planeet Mercurius. Op 7 juni zal Juno de eerste van zijn twee ‘fly-by’s’ langs de maan uitvoeren, die evenals de andere Galileïsche satellieten is vernoemd naar een van de vele mythologische geliefden van de god Jupiter.
“De immense omvang van het Joviaanse stelsel is moeilijk te vatten,” zegt Phillips. “Het feit dat je je in een omloopbaan rond Jupiter bevindt, betekent nog niet dat je ook maar in de buurt bent van Io, Europa of Ganymedes.”
Ganymedes wordt vooral als een bizarre wereld beschouwd omdat het de enige maan in het zonnestelsel is die zijn eigen magneetveld opwekt – een fenomeen dat volgens wetenschappers het werk is van een rondwervelende massa vloeibaar ijzer en nikkel, vergelijkbaar met de aardkern.
(Lees ook: ontdekking van 20 nieuwe manen geeft Saturnus recordstatus)
“Dat is althans de hypothese, maar we weten het niet zeker,” zegt Phillips. Onduidelijk is hoe Ganymedes dit interne magnetische systeem gedurende de hele geschiedenis van het zonnestelsel in stand heeft weten te houden, terwijl andere hemellichamen, zoals onze maan en Mars, hun magneetvelden miljarden jaren geleden al zijn kwijtgeraakt.
Wetenschappers vermoeden ook dat er onder Ganymedes’ pokdalige schil van ijs een wereldomspannende oceaan verborgen ligt – en observaties van Juno zouden meer inzicht moeten opleveren in die ijsschil en zijn eventuele zwakke plekken. Uiteindelijk zal de sonde door zijn wisselwerking met het zwaartekrachtsveld van Ganymedes een tien dagen kortere omloopbaan rond Jupiter afleggen, waardoor het ruimtevaartuig koers zet naar Europa en Io.
In september 2022 zal Juno langs Europa vliegen, de kleinste van de vier Galileïsche manen en een wereld die wordt beschouwd als een van de plekken in het zonnestelsel waar de mogelijkheid van buitenaards leven het meest aannemelijk is. Europa is een echte waterwereld: onder zijn met striemen overdekte schil van ijs ligt een diepe oceaan verborgen die méér water bevat dan alle oceanen op aarde tezamen.
Wetenschappers denken dat deze buitenaardse oceaan alle benodigde ingrediënten – vloeibaar water, een energiebron en enkele essentiële chemische verbindingen – bevat voor de evolutie van levensvormen zoals wij die kennen. Maar we zullen pas weten of er op Europa vormen van leven voorkomen als een ruimtevaart dicht genoeg in de buurt komt om naar tekenen van leven te speuren. De NASA is van plan dat in de komende circa vijftien jaar te proberen, met de missie van de Europa Clipper, die momenteel wordt voorbereid op zijn lange reis door het buitenste zonnestelsel.
Volgend jaar zal Juno driemaal langs de maan Europa scheren. Daarbij zal de sonde speuren naar ijle fonteinen van waterdamp of geisers, fenomenen die zich volgens astronomen af en toe op Europa voordoen.
“Daar wordt veel over gediscussieerd,” zegt Phillips. “Dus het feit dat we daar een ruimtevaartuig hebben dat een kijkje kan nemen en misschien sporen ervan zal opvangen, is erg belangrijk.”
Juno zal de ijsschil rond Europa ook afspeuren op bijzonder zwakke plekken of gebieden waar deze ijskorst verborgen reservoirs van water zou kunnen bevatten. Op dat soort locaties zou het voor een toekomstige robotverkenner eenvoudiger zijn om monsters uit de verborgen oceaan te nemen. Met de scans van Europa’s oppervlak zal Juno ook een kaart van de nooit eerder geobserveerde polen van de maan kunnen samenstellen.
“Door deze onbekende regio’s van Europa te bekijken, kunnen we een kaart van de hele maan maken,” zegt Phillips. “Dit is wel wat anders dan Mars, dat we al een miljoenmaal hebben bezocht.”
Terwijl Juno langs Europa duikt, zal het ruimtevaartuig nog eens vijf dagen van zijn omlooptijd rond Jupiter kwijtraken. Zijn omloopbaan zal daardoor worden bekort tot slechts 38 dagen en de sonde richting de helse maan Io sturen.
Met meer dan vierhonderd actieve vulkanen is Io de meest actieve wereld in het hele zonnestelsel. Toen de NASA-sonde New Horizons in 2007 langs Jupiter vloog, zagen zijn camera’s een enorme fontein van vuur ruim driehonderd kilometer boven het oppervlak van Io oprijzen.
Van de vier Galileïsche manen draait Io het dichtst rond Jupiter – elke 42 uur – en behoort daarmee tot de gevaarlijker en lastiger bestemmingen voor Juno. De nabijheid tot de gasreus betekent dat het ruimtevaartuig extreem vijandige omstandigheden zal aantreffen. Io zelf wordt intern verhit omdat deze wereld door de zwaartekracht van zowel Jupiter als Europa voortdurend wordt uitgerekt en samengedrukt, wat ook de reden is voor zijn vele vulkanische oprispingen. In 2023 zal Juno elfmaal op relatief korte afstand langs Io scheren, waarbij er volgens Rathbun hopelijk iets valt te zien van de spectaculaire vulkanische activiteit in de regio Tvashtar Paterae, die eerder door New Horizons werd gespot.
“Tvashtar Paterae lijkt telkens actief te worden als er een sonde in de buurt komt,” grapt Rathbun. Maar Io is eigenlijk permanent actief. Het materiaal dat daarbij wordt uitgebraakt, wordt door het zwaartekrachtsveld van Jupiter gegrepen en regent vervolgens neer op de polen van de gasreus, waar het het noorder- en zuiderlicht van Jupiter veroorzaakt: wervelende gordijnen van ultraviolet licht die vergelijkbaar zijn met het poollicht op aarde, maar dan oneindig veel omvangrijker en intenser.
Net als Europa en Ganymedes is ook Io nog maar zelden van dichtbij geobserveerd. De meeste informatie die sinds het einde van de Galileo-missie over de maan is vergaard, is afkomstig van waarnemingen door telescopen op aarde.
“Telkens wanneer je deze manen bekijkt, gebeurt er weer iets nieuws, vooral op Io. Dus je moet die maan zo vaak mogelijk observeren als je maar kunt,” zegt Rathbun.
In tegenstelling tot de vulkanen op aarde liggen die op Io willekeurig over het hele oppervlak van de maan verspreid – een patroon dat talloze vragen oproept over de magmareservoirs en interne verhitting van Io. Volgens Rathbun lijken de vulkanen op hogere breedten anders te zijn dan die in de buurt van de evenaar, in de zin dat ze veel minder vaak maar met veel meer geweld uitbarsten.
Rathbun vertelt dat ze “van opwinding op en neer sprong” toen ze hoorde van het plan om vlak langs Io te scheren: “Een goed zicht op de vulkanen in de poolregio’s? Yes!”
Volgens Bolton zou Juno kunnen bijdragen aan het antwoord op de vraag of de vulkanen van Io worden gevoed door een wereldomspannende oceaan van magma of door kleinere en meer verborgen magmabellen, die plaatselijke uitbarstingen veroorzaken. Hij maakt zich geen zorgen over het feit dat Juno Jupiter zo dicht zal naderen of dat de sonde dwars door het ijle ringenstelsel van de planeet zal vliegen. Als er één ruimtevaartuig in staat is om de extreme straling van Jupiter of een botsing met ijsdeeltjes in de ringen te doorstaan, dan is het Juno.
“We hebben haar als een gepantserd voertuig gebouwd,” zegt hij. “En die bepantsering lijkt het heel goed uit te houden.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
