Een verse, ijzige korst verbergt een diepe, raadselachtige oceaan. Waterpluimen schieten door scheuren in het ijs de ruimte in. Een onverschrokken lander verzamelt monsters en analyseert ze op aanwijzingen van leven. ESA is begonnen om dit tafereel werkelijkheid te laten worden en heeft een missie bedacht om een oceaanwereld rond Jupiter of Saturnus te onderzoeken. Maar welke maan moeten we kiezen? Wat moet de missie precies doen? Een team van deskundige wetenschappers heeft zijn bevindingen gepresenteerd. De missie zou Juice, LISA en NewAthena opvolgen als de eerste 'grote klasse' missie van Voyage 2050, ESA's langetermijnplan voor ruimtewetenschappelijke activiteiten.
Het overkoepelende thema, 'manen van de reuzenplaneten in het zonnestelsel', werd al in 2021 gekozen. Om dit thema te vertalen naar meer concrete missieconcepten, selecteerde ESA een comité van topplanetenwetenschappers om hun kennis en expertise te bundelen. Hun taak? De wetenschappelijke verdiensten van een bezoek aan verschillende manen van Jupiter of Saturnus analyseren en ESA helpen wegen uit te stippelen naar innovatieve technische oplossingen die zo'n missie mogelijk zouden maken. Als onderdeel van de Voyage 2050-aanbevelingen zijn wetenschappelijke prioriteiten vastgesteld: de missie moet zich richten op de bewoonbaarheid van een oceaanwereld door de verbanden tussen het binnenste en de omgeving te onderzoeken, te zoeken naar tekenen van vroeger of huidig leven en te zoeken naar chemie aan het oppervlak die leven mogelijk maakt. "De missieconcepten die we hebben aanbevolen zouden een enorm wetenschappelijk rendement opleveren, onze kennis vergroten en fundamenteel zijn voor de succesvolle detectie van biosignaturen op ijzige manen," zegt Dr. Zita Martins, astrobioloog aan het Instituto Superior Técnico, die het team van planeetwetenschappers voorzat.
"Ik ben erg blij dat ik deel heb mogen uitmaken van dit proces en uit de eerste hand de eerste stappen heb gezien die mogelijk zullen leiden tot het onderzoek van de manen van de reuzenplaneten door ESA. De zoektocht naar bewoonbare omstandigheden en naar tekenen van leven in het zonnestelsel is een uitdaging vanuit wetenschappelijk en technologisch oogpunt, maar erg opwindend!"
Ambitieus maar haalbaar.
Altijd. Natuurlijk moeten grote dromen altijd binnen de grenzen blijven van wat technisch haalbaar en financieel betaalbaar is. Terwijl het team van Dr. Martin zich concentreerde op de wetenschap, analyseerden teams van ingenieurs binnen ESA's Concurrent Design Facility (CDF) wat voor soort missie realistisch zou zijn gezien de technologieën die naar verwachting de komende twee decennia ontwikkeld zullen worden. "We hebben drie CDF-studies laten uitvoeren die gericht waren op de meest veelbelovende manen: Europa van Jupiter en Enceladus en Titan van Saturnus," vertelt Dr. Frederic Safa, hoofd van ESA's Future Missions Department. "Het team van wetenschappers werkte nauw samen met de ingenieurs van CDF aan de doelstellingen van elk onderzoek. De resultaten hielpen ons te bepalen wat we kunnen doen met de middelen die we in 2040 zullen hebben."
De resultaten zijn binnen...
Gericht op baanbrekende wetenschap, rekening houdend met de kenmerken van elke maan en toekomstige geplande missies naar de oceaanwerelden van Jupiter en Saturnus, identificeerden de wetenschappers de maan Enceladus van Saturnus als het meest aantrekkelijke doel, gevolgd door de maan Titan van Saturnus en vervolgens de maan Europa van Jupiter.
Geen enkele ruimtevaartorganisatie is ooit op de kleine Enceladus geland. En toch heeft het een enorm potentieel voor nieuwe wetenschap, vooral op het gebied van bewoonbaarheid. Algemeen wordt aangenomen dat er drie voorwaarden zijn voor een 'bewoonbare omgeving' om leven zoals wij dat kennen te ondersteunen: de aanwezigheid van vloeibaar water, een energiebron en een specifieke set chemische elementen. Enceladus voldoet aan alle drie de voorwaarden. De pluimen die door de ijzige korst spuwen zijn rijk aan organische verbindingen, waarvan sommige essentieel zijn voor leven. De oceaan lijkt ook een krachtige bron van chemische energie te bevatten die levende organismen van brandstof zou kunnen voorzien. De impact van zo'n missie zou enorm kunnen zijn. Het zou Europa, opnieuw, een unieke voortrekkersrol geven in de wetenschap van het zonnestelsel. "Een onderzoek naar tekenen van vroeger of huidig leven rond Saturnus is nog nooit eerder gedaan. Het zou ESA's leiderschap op het gebied van planeetwetenschap voor de komende decennia garanderen," zegt ESA-directeur Wetenschap, professor Carole Mundell.
Op de schouders van reuzen staan
Voortbouwend op ESA's Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) en de NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens missie om Saturnus te bezoeken en op Titan te landen, zou deze nieuwe missie instrumenten van de volgende generatie aan boord hebben die onvoorstelbare geheimen van een oceaanwereld als Enceladus kunnen onthullen. ESA zou zo'n missie begin jaren 2040 kunnen lanceren met Ariane 6 en ongeveer tien jaar later op haar bestemming aankomen. In de stijl van Juice en Cassini-Huygens zou de missie - indien gericht op Enceladus of Titan - een fantastische rondreis door het Saturnusstelsel kunnen maken, met flybys van andere raadselachtige manen, voorafgaand aan een groots close-up onderzoek van het gekozen doelwit.
Om de Europese ambities op het gebied van planeetwetenschap aanzienlijk te bevorderen, oordeelde het team dat de nieuwe missie een monster van de oceaanwereld moet verzamelen, hetzij met behulp van een lander, hetzij door dicht langs het oppervlak te vliegen om materiaal op te vegen dat door pluimen wordt uitgestoten. Een missie naar Enceladus zou landen op de dunne korstige zuidpool van de maan om uitgestoten oceaanmateriaal te verzamelen, terwijl een missie naar Titan zich zou moeten richten op sedimenten van meren. In beide gevallen zou een laboratorium aan boord, uitgerust met geminiaturiseerde en zeer gevoelige instrumenten, de biochemische geheimen van het verzamelde materiaal kunnen ontrafelen.
Net als Juice en Cassini-Huygens zal onze missie naar de 'manen van de reuzenplaneten van het zonnestelsel' Europa's meest vooraanstaande technische en industriële capaciteiten inzetten om enorme uitdagingen aan te gaan, zoals beperkte zonne-energie, sterk variërende temperaturen en communicatie over enorme afstanden. ESA overwint al soortgelijke uitdagingen met Juice. De nieuwe missie zal de Europese competenties op vele wetenschappelijke en technologische gebieden versterken, waaronder assemblage in de omloopbaan, werken in extreme omgevingen, landingstechnologieën en nieuwe wetenschappelijke instrumentatie. Al deze revolutionaire technologieën zullen een breed scala aan toepassingen hebben, veel verder dan het ruimtewetenschapsprogramma van ESA.
Ruimtewetenschap bij ESA
ESA lanceert ongeveer één grootschalige missie per decennium, met als huidige en vorige voorbeelden Juice, Rosetta, XMM-Newton en Herschel. Elk van deze missies was een enorme uitdaging, waarvoor compleet nieuwe technologieën nodig waren en waarbij duizenden vooraanstaande wetenschappers en ingenieurs betrokken waren. Een robuust en stabiel ruimtewetenschapsprogramma zorgt voor Europese uitmuntendheid in wetenschap en technologie; de significante maatschappelijke impact genereert de multidisciplinaire groei die ESA aan zijn lidstaten moet bieden. Deze nieuwe missie van grote klasse naar de 'manen van de reuzenplaneten' is de eerste in een reeks van drie missies die zijn gepland voor het Voyage 2050-programma van ESA, aan te vullen met een selectie van missies van gemiddelde en snelle klasse. Samen zorgen deze voor diversiteit en flexibiliteit in de komende twee decennia en voldoen ze aan de ambitie van de Europese wetenschappelijke gemeenschappen. "Met de zorgvuldige planning van Voyage 2050 zorgen we ervoor dat het ruimtewetenschapsprogramma van ESA een toekomstgerichte reeks missies van wereldklasse verzekert voor toekomstige generaties," besluit Prof. Mundell.
Bron: ESA
