Im Oktober 2018 wird das James Webb Space Telescope (JWST) in die Umlaufbahn gebracht. Im Rahmen des Next Generation Space Telescope-Programms der NASA wird das JWST in den kommenden Jahren jede Phase der kosmischen Geschichte untersuchen. Dies beinhaltet die Untersuchung des ersten Lichts des Universums (verursacht durch den Urknall), der ersten Galaxien, die sich bilden, und außersolarer Planeten in nahe gelegenen Sternensystemen.
Darüber hinaus widmet sich das JWST der Erforschung unseres Sonnensystems. Wie die NASA kürzlich angekündigt hat, wird das Teleskop seine Infrarotfähigkeiten nutzen, um zwei „Ozeanwelten“ in unserem Sonnensystem zu untersuchen - Jupiters Mond Europa und Saturnmond Enceladus. Auf diese Weise werden die zuvor von der NASA gemachten Beobachtungen ergänzt Galileo undCassini Orbiter und helfen, zukünftige Missionen zu diesen eisigen Monden zu führen.
Die Monde wurden von Wissenschaftlern ausgewählt, die bei der Entwicklung des Teleskops mitgewirkt haben (auch bekannt als garantierte Zeitbeobachter), und haben daher das Privileg, zu den Ersten zu gehören, die es verwenden. Europa und Enceladus wurden in die Zielliste des Teleskops aufgenommen, da eines der Hauptziele des Teleskops darin besteht, die Ursprünge des Lebens im Universum zu untersuchen. Die NASA sucht nicht nur nach bewohnbaren Exoplaneten, sondern möchte auch Objekte in unserem eigenen Sonnensystem untersuchen.
Einer der Hauptschwerpunkte wird auf den Wasserfahnen liegen, die beim Durchbrechen der eisigen Oberflächen von Enceladus und Europa beobachtet wurden. Seit 2005 wissen Wissenschaftler, dass Enceladus Federn hat, die regelmäßig aus seiner südlichen Polarregion ausbrechen und Wasser und organische Chemikalien ausspucken, die den E-Ring des Saturn wieder auffüllen. Seitdem hat sich herausgestellt, dass diese Federn bis in den inneren Ozean reichen, der unter der eisigen Oberfläche von Enceladus existiert.
Im Jahr 2012 entdeckten Astronomen, die das Hubble-Weltraumteleskop verwendeten, ähnliche Federn aus Europa. Diese Federn wurden von der südlichen Mondhalbkugel aus entdeckt und reichten schätzungsweise bis zu 200 km in den Weltraum. Nachfolgende Studien zeigten, dass diese Federn intermittierend waren und vermutlich Wasser und organische Materialien aus dem Inneren zurück auf die Oberfläche regneten.
Diese Beobachtungen waren besonders faszinierend, da sie den Fall von Europa und Enceladus mit inneren Warmwasser-Ozeanen, die Leben beherbergen könnten, untermauerten. Es wird angenommen, dass diese Ozeane das Ergebnis geologischer Aktivitäten im Inneren sind, die durch Gezeitenbiegung verursacht werden. Basierend auf den von der Galileo und Cassini Wissenschaftler haben angenommen, dass diese Oberflächenfahnen das Ergebnis derselben geologischen Prozesse sind.
Das Vorhandensein dieser Aktivität könnte auch bedeuten, dass diese Monde hydrothermale Entlüftungsöffnungen an ihren Kern-Mantel-Grenzen haben. Auf der Erde wird angenommen, dass hydrothermale Quellen (auf dem Meeresboden) eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Lebens gespielt haben. Als solches wird ihre Existenz auf anderen Körpern innerhalb des Sonnensystems als möglicher Hinweis auf außerirdisches Leben angesehen.
Die Bemühungen, diese „Ozeanwelten“ zu untersuchen, werden von Geronimo Villanueva geleitet, einem Planetenwissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA. Wie er kürzlich in einer Presseerklärung der NASA erklärte, werden er und sein Team bestimmte grundlegende Fragen beantworten:
„Sind sie aus Wassereis? Wird heißer Wasserdampf freigesetzt? Was ist die Temperatur der aktiven Regionen und des emittierten Wassers? Mit den Messungen des Webb-Teleskops können wir diese Fragen mit beispielloser Genauigkeit und Präzision beantworten. “
Das Team von Villanueva ist Teil einer größeren Anstrengung zur Erforschung des Sonnensystems, die von Heidi Hammel - der geschäftsführenden Vizepräsidentin der Vereinigung der Universitäten für astronomische Forschung (AURA) - geleitet wird. Wie sie dem Space Magazine per E-Mail die JWST-Kampagne „Ocean World“ beschrieb:
„Wir werden nach Signaturen für die Aktivität der Federn auf diesen Ozeanwelten sowie nach aktiven Stellen suchen. Mit der Nahinfrarotkamera von NIRCAM haben wir gerade genug räumliche Auflösung, um allgemeine Regionen der Monde zu unterscheiden, die „aktiv“ sein könnten (wodurch Federn entstehen). Wir werden auch Spektroskopie (Untersuchung bestimmter Lichtfarben) verwenden, um das Vorhandensein von Wasser, Methan und mehreren anderen organischen Spezies im Federmaterial festzustellen. “
Um Europa zu studieren, werden Villanueva und seine Kollegen mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des JWST hochauflösende Bilder von Europa aufnehmen. Diese werden verwendet, um die Mondoberfläche zu untersuchen und nach Hot Spots zu suchen, die auf Federn und geologische Aktivitäten hinweisen. Sobald eine Wolke lokalisiert ist, bestimmt das Team ihre Zusammensetzung mithilfe des Webb-Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) und des Mittelinfrarot-Instruments (MIRI).
Für Enceladus wird das Team die molekulare Zusammensetzung seiner Federn analysieren und eine umfassende Analyse seiner Oberflächenmerkmale durchführen. Aufgrund seiner geringen Größe ist eine hohe Auflösung der Oberfläche nicht möglich, dies sollte jedoch kein Problem sein, da die Cassini Der Orbiter hat bereits einen Großteil seines Oberflächengeländes kartiert. Alles gesagt, Cassini hat in den letzten 13 Jahren das Saturn-System studiert und wird am 15. September die Phase „Grande Finale“ seiner Mission abschließen.
Es ist zu hoffen, dass diese Untersuchungen Hinweise auf organische Signaturen in den Federn wie Methan, Ethanol und Ethan finden. Um fair zu sein, gibt es keine Garantie dafür, dass die Beobachtungen des JWST mit den von diesen Monden kommenden Federn übereinstimmen oder dass die Emissionen genügend organische Moleküle enthalten, um nachweisbar zu sein. Darüber hinaus könnten diese Indikatoren auch durch geologische Prozesse verursacht werden.
Dennoch wird das JWST mit Sicherheit Beweise liefern, die es Wissenschaftlern ermöglichen, die aktiven Regionen dieser Monde besser zu charakterisieren. Es wird auch erwartet, dass es in der Lage sein wird, Orte zu bestimmen, die für zukünftige Missionen von Interesse sein werden, wie beispielsweise die Europa Clipper-Mission der NASA. Diese Mission, die aus einem Orbiter und einem Lander besteht und voraussichtlich in den 2020er Jahren starten wird, wird versuchen festzustellen, ob Europa bewohnbar ist.
Wie Dr. Hammel erklärte, soll das Studium dieser beiden „Ozeanmonde“ auch unser Verständnis über die Ursprünge des Lebens im Universum verbessern:
„Es wird angenommen, dass diese beiden Ozeanmonde Umgebungen bieten, in denen das Leben auf Wasserbasis, wie wir es kennen, beherbergt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt ist das Thema Leben anderswo völlig unbekannt, obwohl viel spekuliert wird. JWST kann uns näher an das Verständnis dieser potenziell bewohnbaren Umgebungen heranführen und die derzeit in Entwicklung befindlichen und möglicherweise für die Zukunft geplanten Roboter-Raumfahrzeugmissionen (Europa Clipper) ergänzen. Gleichzeitig wird JWST die weitaus weiter entfernten potenziell bewohnbaren Umgebungen von Planeten um andere Sterne untersuchen. Diese beiden Erkundungslinien - lokal und fern - ermöglichen es uns, bedeutende Fortschritte bei der Suche nach Leben anderswo zu erzielen. “
Nach dem Einsatz wird das JWST das leistungsstärkste Weltraumteleskop sein, das jemals gebaut wurde. Es basiert auf achtzehn segmentierten Spiegeln und einer Reihe von Instrumenten, um das Infrarotuniversum zu untersuchen. Obwohl es das Hubble-Weltraumteleskop nicht ersetzen soll, ist es in vielerlei Hinsicht der natürliche Erbe dieser historischen Mission. Und es wird sicherlich erwartet, dass viele der größten Entdeckungen von Hubble erweitert werden, nicht zuletzt die hier im Sonnensystem.
Schauen Sie sich unbedingt dieses Video über die Arten von spektrografischen Daten an, die das JWST in den kommenden Jahren mit freundlicher Genehmigung der NASA bereitstellen wird:
