Quelle: NASA, 14. Oktober 2024

Washington, 14. Oktober 2024 – Europa Clipper ist das größte Raumschiff, das die NASA je für eine Mission zu einem anderen Planeten gebaut hat, und die erste NASA-Mission zur Erforschung einer Ozeanwelt außerhalb der Erde. Die Sonde wird 2,9 Milliarden Kilometer (1,8 Milliarden Meilen) auf einer Flugbahn zurücklegen, die die Schwerkraftwirkung eines nahen Vorbeiflugs nutzt, um in vier Monaten zunächst den Mars zu erreichen und dann für einen weiteren Vorbeiflug im Jahr 2026 zur Erde zurückzukehren. Nach dem Beginn der Umkreisung des Jupiters im April 2030 wird die Sonde 49 Mal an Europa vorbeifliegen.

„Herzlichen Glückwunsch an unser Europa-Clipper-Team für den Beginn der ersten Reise zu einer Ozeanwelt jenseits der Erde“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson. „Die NASA ist weltweit führend in der Erforschung und Entdeckung, und die Europa Clipper-Mission ist nicht anders. Durch die Erforschung des Unbekannten wird Europa Clipper uns helfen, besser zu verstehen, ob es nicht nur in unserem Sonnensystem, sondern auch auf den Milliarden von Monden und Planeten jenseits unserer Sonne Leben geben könnte.“

Etwa fünf Minuten nach dem Start zündete die zweite Stufe der Rakete, und die Nutzlastverkleidung, d. h. der Nasenkonus der Rakete, öffnete sich und gab den Blick auf Europa Clipper frei. Etwa eine Stunde nach dem Start trennte sich das Raumfahrzeug von der Rakete. Die Bodenkontrolleure empfingen kurz darauf ein Signal, und um 13.13 Uhr wurde eine Zwei-Wege-Kommunikation mit der Deep Space Network-Einrichtung der NASA in Canberra, Australien, hergestellt. Die Missionsteams feierten, da die ersten Telemetrieberichte zeigten, dass Europa Clipper in gutem Zustand ist und wie erwartet funktioniert.

„Wir könnten nicht aufgeregter sein für die unglaublichen und noch nie dagewesenen wissenschaftlichen Ergebnisse, die die Europa Clipper-Mission der NASA in den kommenden Generationen liefern wird“, sagte Nicky Fox, Associate Administrator, Science Mission Directorate im NASA-Hauptquartier in Washington. „Alles in der NASA-Wissenschaft ist miteinander verbunden, und die wissenschaftlichen Entdeckungen von Europa Clipper werden auf dem Vermächtnis aufbauen, das unsere anderen Missionen zur Erforschung des Jupiters – einschließlich Juno, Galileo und Voyager – bei der Suche nach bewohnbaren Welten jenseits unseres Heimatplaneten geschaffen haben.“

Das Hauptziel der Mission ist es, festzustellen, ob auf Europa Bedingungen herrschen, die Leben ermöglichen könnten. Europa ist etwa so groß wie unser eigener Mond, aber sein Inneres ist anders. Informationen der Galileo-Mission der NASA aus den 1990er Jahren lieferten deutliche Hinweise darauf, dass sich unter dem Eis von Europa ein riesiger, salziger Ozean befindet, der mehr Wasser enthält als alle Ozeane der Erde zusammen. Die Wissenschaftler haben auch Hinweise darauf gefunden, dass Europa unter seiner Oberfläche organische Verbindungen und Energiequellen beherbergen könnte.

Wenn die Mission feststellt, dass Europa lebensfreundlich ist, könnte dies bedeuten, dass es mehr bewohnbare Welten in unserem Sonnensystem und darüber hinaus gibt, als man sich vorstellen kann.

„Wir sind begeistert, Europa Clipper auf den Weg zu schicken, um eine potenziell bewohnbare Ozeanwelt zu erforschen, und danken unseren Kollegen und Partnern, die so hart gearbeitet haben, um uns zu diesem Tag zu bringen“, sagte Laurie Leshin, Direktorin des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Europa Clipper wird zweifelsohne erstaunliche wissenschaftliche Ergebnisse liefern. Auch wenn es immer bittersüß ist, etwas, an dem wir jahrelang gearbeitet haben, auf die lange Reise zu schicken, wissen wir, dass dieses bemerkenswerte Team und die Raumsonde unser Wissen über unser Sonnensystem erweitern und künftige Forschungen inspirieren werden.“

Im Jahr 2031 wird die Sonde mit ihren Vorbeiflügen an Europa beginnen, die der Wissenschaft gewidmet sind. Europa Clipper nähert sich der Oberfläche bis auf 25 Kilometer und ist mit neun wissenschaftlichen Instrumenten und einem Schwerkraftexperiment ausgestattet, darunter ein eisdurchdringendes Radar, Kameras und ein Wärmeinstrument, mit dem sich Bereiche mit wärmerem Eis und etwaige kürzliche Wasserausbrüche aufspüren lassen. Es handelt sich um die anspruchsvollste Gruppe von wissenschaftlichen Instrumenten, die die NASA je zum Jupiter geschickt hat, und sie werden zusammenarbeiten, um mehr über die Eishülle, die dünne Atmosphäre und das tiefe Innere des Mondes zu erfahren.

Um diese Instrumente bei dem schwachen Sonnenlicht, das den Jupiter erreicht, mit Energie zu versorgen, trägt Europa Clipper auch die größten Solargeneratoren, die die NASA je für eine interplanetare Mission eingesetzt hat. Mit ausgefahrenen Solarzellen überspannt die Sonde 30,5 Meter (100 Fuß) von Ende zu Ende. Mit Treibstoff beladen wiegt es etwa 5.900 Kilogramm (13.000 Pfund).

Insgesamt haben mehr als 4.000 Menschen an der Europa Clipper-Mission mitgewirkt, seit sie 2015 offiziell genehmigt wurde.

„Während Europa Clipper seine Reise antritt, denke ich an die unzähligen Stunden des Engagements, der Innovation und der Teamarbeit, die diesen Moment möglich gemacht haben“, sagte Jordan Evans, Projektmanager am NASA JPL. „Dieser Start ist nicht nur das nächste Kapitel in unserer Erforschung des Sonnensystems, sondern auch ein Sprung zur Entdeckung der Geheimnisse einer anderen Ozeanwelt, angetrieben von unserer gemeinsamen Neugier und der ständigen Suche nach einer Antwort auf die Frage ‚Sind wir allein?’“

Mehr über Europa Clipper
Die drei wichtigsten wissenschaftlichen Ziele von Europa Clipper sind die Bestimmung der Dicke der Eishülle des Mondes und seiner Wechselwirkungen mit dem darunter liegenden Ozean, die Untersuchung seiner Zusammensetzung und die Charakterisierung seiner Geologie. Die detaillierte Erforschung von Europa wird den Wissenschaftlern helfen, das astrobiologische Potenzial bewohnbarer Welten außerhalb unseres Planeten besser zu verstehen.

Unter der Leitung des Caltech in Pasadena, Kalifornien, leitet das NASA JPL die Entwicklung der Europa-Clipper-Mission in Partnerschaft mit dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Der Hauptkörper des Raumfahrzeugs wurde vom APL in Zusammenarbeit mit dem NASA JPL und dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, dem Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, und dem Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, entwickelt. Das Planetary Missions Program Office in Marshall ist für das Programmmanagement der Europa Clipper-Mission zuständig.

Das bei der NASA Kennedy angesiedelte Launch Services Program der NASA verwaltete den Startservice für das Europa Clipper-Raumschiff.

Weitere Informationen über die Europa-Clipper-Mission der NASA finden Sie hier:

https://science.nasa.gov/mission/europa-clipper/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa auf FH (B1064.6/B1089.1/B1065.6)

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Quelle: NASA, 12. Oktober 2024

Pasadena, 12. Oktober 2024 – Tief unten, in einem Ozean unter seiner Eiskruste, könnte der Jupitermond Europa gemäßigt und nährstoffreich sein, eine ideale Umgebung für eine Form von Leben – was Wissenschaftler als „bewohnbar“ bezeichnen würden. Die Europa-Clipper-Mission der NASA will das herausfinden.

Die langgestreckte Umlaufbahn von Europa Clipper um den Jupiter minimiert die Strahlenbelastung des Raumschiffs und ermöglicht es ihm, nahe an Europa vorbeizufliegen. Mit Hilfe einer beeindruckenden Reihe von Instrumenten werden die Wissenschaftler bei jedem der 49 Vorbeiflüge der Mission „sehen“ können, wie dick die Eishülle des Mondes ist, und ein tieferes Verständnis für den riesigen Ozean darunter gewinnen. Sie werden eine Bestandsaufnahme des Materials auf der Oberfläche machen, das von unten heraufgekommen sein könnte, nach den Fingerabdrücken organischer Verbindungen suchen, die die Bausteine des Lebens bilden, und Proben von Gasen nehmen, die vom Mond ausgestoßen werden, um Hinweise auf Bewohnbarkeit zu erhalten.

Die Wissenschaftler der Mission werden die Ergebnisse analysieren und unter der gefrorenen Hülle des Mondes nach Anzeichen für eine Wasserwelt suchen, die Leben beherbergen könnte.

„„Es ist wichtig für uns, uns ein Bild davon zu machen, wie dieser fremde Ozean aussieht – die Art von Chemie oder sogar Biochemie, die dort stattfinden könnte“, sagte Morgan Cable, ein Astrobiologe und Mitglied des Europa Clipper-Wissenschaftsteams am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, das die Mission leitet.

Untersuchung von Eis

Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Suche nach den Arten von Salzen, Eis und organischem Material, die die wichtigsten Bestandteile einer bewohnbaren Welt ausmachen. Hier kommt ein Bildgebungsgerät namens MISE (Mapping Imaging Spectrometer for Europa) zum Einsatz. Das MISE arbeitet im Infrarotbereich und zerlegt das reflektierte Licht in verschiedene Wellenlängen, um die entsprechenden Atome und Moleküle zu identifizieren.

Mit dem ebenfalls im Infrarotbereich arbeitenden Instrument E-THEMIS (Europa Thermal Emission Imaging System) soll außerdem versucht werden, potenzielle heiße Stellen in der Nähe der Oberfläche von Europa zu lokalisieren, an denen Fontänen tiefes Ozeanmaterial an die Oberfläche bringen könnten.

Das EIS (Europa Imaging System) hat die Aufgabe, mit einer Schmal- und einer Breitbildkamera detailgenaue Bilder von Europas Oberfläche aufzunehmen. „Die EIS-Kameras werden uns unglaublich hochauflösende Bilder liefern, um zu verstehen, wie sich die Oberfläche von Europa entwickelt hat und weiter verändert“, so Cable.

Gase und Körner

Die Cassini-Mission der NASA entdeckte in der Nähe des Südpols des eisbedeckten Saturnmondes Enceladus eine riesige Wasserdampffahne, die aus mehreren Quellen austrat. Auch Europa könnte neblige Wasserfontänen ausstoßen, die aus seinem Ozean oder aus Reservoirs in seiner Hülle stammen. Das Europa-UVS (Europa Ultraviolet Spectrograph) genannte Instrument von Europa Clipper wird nach Wasserfahnen suchen und kann jedes Material untersuchen, das in den Weltraum entweichen könnte.

Unabhängig davon, ob es auf Europa Fontänen gibt oder nicht, hat die Sonde zwei Instrumente an Bord, mit denen die geringe Menge an Gas- und Staubpartikeln analysiert werden kann, die durch Einschläge von Mikrometeoriten und hochenergetischen Teilchen von der Mondoberfläche ausgestoßen werden: MASPEX (MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa) und SUDA (SUrface Dust Analyzer) werden die winzigen Materialstücke einfangen, die von der Oberfläche ausgeworfen werden, und sie in geladene Teilchen umwandeln, um ihre Zusammensetzung zu ermitteln.

„Die Raumsonde wird Gas und Körner untersuchen, die von Europa kommen, indem sie ihre Zunge herausstreckt und diese Körner schmeckt und diese Gase einatmet“, so Cable.

Von innen und außen

Die Mission wird auch die äußere und innere Struktur von Europa auf verschiedene Weise untersuchen, da beide weitreichende Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit des Mondes haben.

Um Aufschluss über die Dicke der Eishülle und die Existenz eines Ozeans sowie dessen Tiefe und Salzgehalt zu erhalten, wird die Mission das induzierte Magnetfeld des Mondes mit dem ECM (Europa Clipper Magnetometer) messen und diese Daten mit Messungen elektrischer Ströme von geladenen Teilchen, die um Europa herumfließen, kombinieren – Daten, die von PIMS (Plasma Instrument for Magnetic Sounding) geliefert werden.

Darüber hinaus werden die Wissenschaftler mit Hilfe von REASON (Radar for Europa Assessment and Sounding to Near-surface), das bis zu 29 Kilometer tief in die Schale eindringt, nach Details suchen – vom Vorhandensein eines Ozeans bis hin zur Struktur und Topografie des Eises, das selbst eine potenziell bewohnbare Umgebung darstellt. Die Messung der Veränderungen, die Europas Schwerkraft in den Radiosignalen verursacht, soll helfen, die Eisdicke und die Tiefe des Ozeans zu bestimmen.

„Nicht eishaltige Materialien auf der Oberfläche könnten in tiefe, salzhaltige Wassertaschen innerhalb der Eishülle gelangen“, sagte Steve Vance, ein Astrobiologe und Geophysiker, der auch Mitglied des Europa-Clipper-Wissenschaftsteams am JPL ist. „Einige könnten groß genug sein, um als Seen oder zumindest als Teiche angesehen zu werden.

Die Verwendung der gesammelten Daten zur Erstellung umfangreicher Computermodelle der inneren Struktur Europas könnte auch Aufschluss über die Zusammensetzung des Ozeans geben und Schätzungen seines Temperaturprofils ermöglichen, so Vance.

Welche Bedingungen auch immer entdeckt werden, die Ergebnisse werden ein neues Kapitel in der Suche nach Leben jenseits der Erde aufschlagen. „Es ist fast sicher, dass Europa Clipper genauso viele oder mehr Fragen aufwerfen wird, als es beantwortet – eine ganz andere Klasse als die, an die wir in den letzten 25 Jahren gedacht haben“, sagte Vance.

Mehr über Europa Clipper

Die drei wichtigsten wissenschaftlichen Ziele von Europa Clipper sind die Bestimmung der Dicke der Eishülle des Mondes und seiner Wechselwirkungen mit dem darunter liegenden Ozean, die Untersuchung seiner Zusammensetzung und die Charakterisierung seiner Geologie. Die detaillierte Erforschung von Europa wird den Wissenschaftlern helfen, das astrobiologische Potenzial bewohnbarer Welten außerhalb unseres Planeten besser zu verstehen.

Um mehr über die wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Europa Clipper und die Institutionen, die sie zur Verfügung stellen, zu erfahren, besuchen Sie

https://science.nasa.gov/mission/europa-clipper/spacecraft-instruments/

Unter der Leitung des Caltech in Pasadena, Kalifornien, leitet das Jet Propulsion Laboratory der NASA die Entwicklung der Europa Clipper Mission in Zusammenarbeit mit dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Das APL hat den Hauptkörper des Raumfahrzeugs in Zusammenarbeit mit dem JPL und dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, dem Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, und dem Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, entwickelt. Das Planetary Missions Program Office in Marshall ist für das Programmmanagement der Europa Clipper-Mission zuständig.

Das Launch Services Program der NASA mit Sitz in Kennedy verwaltet den Startservice für das Europa Clipper-Raumschiff, das mit einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete vom Launch Complex 39A in Kennedy starten wird.

Weitere Informationen über Europa finden Sie hier:

https://science.nasa.gov/mission/europa-clipper/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

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Quelle: Beyond Gravity, 11. Oktober 2024

Wien, 11. Oktober 2024 – Die fünf Milliarden US-Dollar teure NASA-Sonde „Europa Clipper“ soll frühestens am Sonntag, 13. Oktober, vom US-Weltraumbahnhof Kennedy Space Center in Florida an Bord einer SpaceX-Rakete in den Weltraum aufbrechen (Hinweis der RN-Redaktion: Start verschoben auf voraussichtlich Montag 14. Oktober 2024). Der genaue Starttermin wird möglichst bald festgelegt, derzeit ist der Weltraumbahnhof nach dem Hurrikan Milton noch geschlossen. Die NASA-Sonde wird den Jupitermond „Europa“ auf mögliche Bedingungen für außerirdisches Leben untersuchen. „Vor zwei Jahren startete der Zusammenbau der verschiedenen Einzelteile des Satelliten. Für die Unterstützung dieser Arbeiten hat die NASA wie schon für das weltbekannte James-Webb-Weltraumteleskop erneut auf Technologie aus Österreich gesetzt“, sagt Kurt Kober, Geschäftsführer von Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space). Gebaut wurde die Raumsonde vom NASA Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien. Jupiter ist der größte Planet unseres Sonnensystems und hat insgesamt 95 bekannte Monde.

Wiener Technologie drehte NASA-Raumsonde

„Eine Spezialvorrichtung aus Wien drehte und wendete die NASA-Raumfahrtsonde bei den Arbeiten auf der Erde. Damit konnte der Satellit von allen Seiten von den Ingenieuren bearbeitet werden“, erklärt Wolfgang Pawlinetz, Leiter des Thermal- und Mechanismengeschäfts von Beyond Gravity Austria. Auch für den Transport von der Produktionsstätte in Kalifornien zum Weltraumbahnhof in Florida kam rot-weiß-rote Technologie zum Einsatz, ergänzt Pawlinetz: „Unser Spezialcontainer mit maßgeschneiderter Dämpfungs- und Klimatechnik sorgte dafür, dass der Satellit während des Transports bestmöglich geschützt war. Das alles passierte unter höchsten Reinheitsbedingungen, um jegliche Verschmutzung und damit Beschädigung der Raumsonde zu vermeiden.“

Mehr als 60 Satellitencontainer ausgeliefert

Insgesamt hat Beyond Gravity bisher mehr als 60 Satellitencontainer an Kunden wie die ESA und die NASA sowie an kommerzielle Kunden wie unter anderem BAE Space Systems oder Maxar geliefert. „Unsere Container werden für ein breites Spektrum von Raumfahrtmissionen eingesetzt, von wissenschaftlichen Missionen über Erdbeobachtungssatelliten bis hin zu kommerziellen Satelliten“, sagt Wolfgang Pawlinetz. Ein Drittel der ausgelieferten Container ging in die USA.

Über Europa Clipper

Außerirdisches Leben könnte laut NASA unter allen möglichen Bedingungen existieren, die sich der Mensch nur schwer vorstellen kann. Die Suche nach außerirdischem Leben ist v.a. an Orten sinnvoll, die ähnliche Bedingungen aufweisen wie unsere Erde: eine Energiequelle, das Vorhandensein bestimmter chemischer Verbindungen und Temperaturen, die die Existenz von flüssigem Wasser ermöglichen. Jupiters Eismond Europa scheint genau so ein Ort zu sein. Europa und seine drei großen Geschwistersatelliten (Io, Ganymed und Callisto) wurden 1610 von dem Astronomen Galileo Galilei entdeckt. (Anmerkung der RN-Redaktion: Die Entdeckung erfolgte zeitgleich durch den Ansbacher Hofastronomen Simon Marius).

Beyond Gravity Austria ist Österreichs größter Weltraumzulieferer

Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space Austria) mit Sitz in Wien-Meidling ist mit rund 50 Millionen Euro Umsatz (2023) und rund 240 Mitarbeitenden das größte österreichische Weltraumtechnikunternehmen. Das Hochtechnologieunternehmen rüstet weltweit Satelliten und Trägerraketen mit Elektronik, Mechanik und Thermalisolation aus und hat eine Exportquote von rund 100 Prozent. Die Firma ist in Europa Marktführer bei Navigationsempfängern, Thermalisolation und Triebwerkssteuerungsmechanismen für Satelliten sowie in den USA für Spezialtransportsysteme für Satelliten. Als Spin-off der Weltraumaktivitäten produziert das Unternehmen Thermalisolation für Anwendungen auf der Erde, zum Beispiel für Magnetresonanztomographen in der Medizintechnik.

Über Beyond Gravity: 1800 Mitarbeitende

Beyond Gravity mit Hauptsitz in Zürich, Schweiz, beschäftigt rund 1800 Mitarbeitende an 14 Standorten in sieben Ländern (Schweiz, Schweden, Österreich, Deutschland, Portugal, USA und Finnland). Beyond Gravity ist der bevorzugte Lieferant von Strukturen für alle Arten von Trägerraketen und führend bei ausgewählten Satellitenprodukten. 2023 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von rund 383 Millionen Schweizer Franken. Mehr Informationen unter: www.beyondgravity.com

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

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Quelle: Freie Universität Berlin 25. März 2024.

25. März 2024 – Die unterirdischen Ozeane einiger Eismonde von Saturn und Jupiter sind Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben. Eine laborbasierte Studie, durchgeführt größtenteils von Wissenschaftlern von Freier Universität Berlin und University of Washington in Seattle, zeigt, dass Leben, wenn es dort welches gibt, nachweisbar ist. Und zwar in einzelnen ausgestoßenen Eisteilchen. „Wir konnten erstmals zeigen, dass Zellmaterial von Bakterien mit einem Massenspektrometer auf einer Raumsonde nachweisbar ist“, betont Dr. Fabian Klenner, Leiter der Studie. Klenner ist Postdoc am Department of Earth and Space Sciences der University of Washington, zuvor forschte er an der Freien Universität Berlin.

Die Studie mit dem Titel „How to identify cell material in a single ice grain emitted from Enceladus or Europa“ wurde am 22. März in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht (doi.org/10.1126/sciadv.adl0849, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl0849).

“Unsere Ergebnisse zeigen zunehmend, dass zukünftige Instrumente in der Lage sind, auf Eismonden winzige Lebensformen aufzuspüren, die denen ähneln, die wir von der Erde kennen“, betont Dr. Fabian Klenner, der Leiter der Studie.

Die Cassini Mission, die bis 2017 im Saturnsystem operierte, hatte in der Nähe des Südpols des eisigen Saturnmondes Enceladus nahezu parallele Risse entdeckt. Aus diesen Rissen strömen Gase und Eispartikel in das Weltall, die von dem unterirdischen Ozean des Mondes stammen. Europa, ein Eismond von Jupiter, wird bald detailliert von Instrumenten auf NASA’s Europa Clipper Raumsonde untersucht werden. Start der Mission ist für Oktober diesen Jahres (2024) vorgesehen.

In Vorbereitung auf diese und andere zukünftige Missionen untersuchen Forschende, was moderne Instrumente auf den Eismonden finden könnten. Aufgrund der hohen relativen Geschwindigkeiten der Eisteilchen zur Raumsonde, ist es sehr schwierig, Einschläge von einzelnen Eisteilchen auf Massenspektrometer zu simulieren. Die Forschenden haben stattdessen ein Experiment an der Freien Universität Berlin genutzt. Mit dem Versuchsaufbau haben die Forschenden einen dünnen Wasserstrahl in eine Vakuumkammer injiziert. Der Wasserstrahl zerfällt in winzige Tröpfchen, die dann mit einem Laser beschossen wurden. Die durch den Laserbeschuss entstandenen geladenen Teilchen wurden in einem Massenspektrometer im Labor untersucht, um vorherzusagen, was Instrumente auf Raumsonden detektieren würden.

Die neu veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Instrumente, die für zukünftige Raumsonden vorgesehen sind, Zellmaterial aufspüren können. Und das funktioniert sogar, wenn das Zellmaterial in nur sehr wenigen einzelnen Eisteilchen vorhanden wäre. Ein Instrument, das diese Fähigkeit besitzt, ist der SUrface Dust Analyzer auf Europa Clipper.

Für ihre Studie verwendeten die Forschenden Sphingopyxis alaskensis, ein Bakterium, das in Gewässern von Alaska vorkommt. Im Vergleich zu Escherichia coli, einem gängigen Modellorganismus für Studien auf der Erde, leben die viel kleineren S. alaskensis Bakterien in kalter Umgebung und können mit nur wenigen Nährstoffen auskommen. Aufgrund all dieser Eigenschaften ist dieser Organismus womöglich ein geeigneterer Kandidat für potenzielles Leben auf einem Eismond.

“Die Bakterien sind extrem klein, sodass sie theoretisch in die ausgestoßenen Eisteilchen passen”, erläutert Fabian Klenner.

Von früheren Studien ist bekannt, dass verschiedene Substanzen in einem unterirdischen Ozean in einzelnen Eisteilchen getrennt ausgestoßen werden. Die neue Studie zeigt, dass die Analyse einzelner Eisteilchen deutlich vorteilhafter ist, um mögliches Leben zu identifizieren, als zuerst Milliarden von Eisteilchen zu sammeln und alle gemeinsam zu analysieren.

In einer weiteren Studie, die von den gleichen Wissenschaftlern angeleitet wurde, wurden kürzlich Phosphate in Enceladus‘ Ozean nachgewiesen. Enceladus hat somit genügend Energie, Wasser, Phosphate und andere Salze, sowie kohlenstoffbasiertes organisches Material, was es zunehmend wahrscheinlicher macht, dass der Mond lebensfreundliche Bedingungen für bakterielle Lebensformen wie wir sie von der Erde kennen aufweist.

Die Forschenden vermuten, dass Bakterien, wenn sie eine Lipidmembran besitzen, eine hauchdünne Schicht auf der Oberfläche des Ozeans bilden würden. Ein Prozess, den man von der Erde kennt. Auf einem Eismond, bei dem der Ozean mit der Oberfläche verbunden ist (z.B. durch Risse in der Eiskruste), bringt der Druckunterschied zum Vakuum des Weltalls den kalten Ozean zum Kochen. Zudem platzen Gasblasen, die im Ozean aufsteigen, an der Wasseroberfläche, wodurch Zellmaterial in sich bildende Eisteilchen eingeschlossen werden könnte.

“Wir beschreiben hier ein plausibles Szenario wie Bakterien in Eisteilchen eingeschlossen werden könnten, die sich von flüssigem Wasser auf Enceladus oder Europa bilden und dann in das Weltall ausgestoßen werden“, sagt Fabian Klenner.

Der SUrface Dust Analyzer auf Europa Clipper hat bessere analytische Fähigkeiten als Instrumente vergangener Missionen. Zudem wird dieses Instrument zum ersten Mal in der Lage sein, negativ geladene Ionen von Einschlägen der Eisteilchen zu detektieren, was vorteilhaft für das Aufspüren möglicher Fettsäuren und Lipide ist.
“Ich finde es sogar etwas spannender, nach Lipiden oder Fettsäuren zu suchen als nach den Bestandteilen von DNA, da Fettsäuren etwas stabiler zu sein scheinen“, ergänzt Fabian Klenner.

“Mit geeigneten Instrumenten, wie zum Beispiel dem SUrface Dust Analyzer auf NASA’s Europa Clipper Raumsonde, könnte es einfacher sein als wir dachten, Spuren von Leben auf einem Eismond zu finden”, erklärt Prof. Frank Postberg, Mitautor der Studie. Frank Postberg ist Professor für Planetologie am Institut für Geologische Wissenschaften der Freien Universität Berlin. „Die Voraussetzung ist natürlich, dass es dort Leben gibt und die Lebensformen auch in Eisteilchen eingeschlossen werden, die sich z.B. aus flüssigem Wasser unter der Eiskruste bilden“

Die Studie wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC), der NASA und der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Die weiteren Mitautoren sind Janine Bönigk, Dr. Maryse Napoleoni, Dr. Jon Hillier und Dr. Nozair Khawaja von der Freien Universität Berlin, Prof. Karen Olsson-Francis von The Open University in Großbritannien, Dr. Morgan Cable und Dr. Michael Malaska von NASA’s Jet Propulsion Laboratory (USA), Prof. Sascha Kempf von der University of Colorado in Boulder (USA) und Prof. Bernd Abel von der Universität Leipzig.

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

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Quelle: DLR 10. März 2023.

10. März 2023 – Gibt es Leben in unserem Sonnensystem? Eine positive Antwort auf diese Frage könnte der Jupiter-Mond Europa geben: er soll unter seiner Eisoberfläche einen Wasserozean beherbergen. Doch wie könnte bei einer Raumfahrtmission dorthin verhindert werden, dass das Raumschiff die Landestelle kontaminiert? Dafür hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen in einer einzigartigen Anlage Untersuchungen durchgeführt. Die Experimente fanden im Auftrag des Jet Propulsion Laboratory der NASA statt.

Ein Problem bei allen Missionen, die nach Spuren von Leben suchen, ist die mögliche Verunreinigung durch die Abgase der Landetriebwerke, die sogenannte Treibstrahl-Kontamination. „Treibstrahl-Kontamination kann bei allen Raumfahrzeugen auftreten“, erklärt Dr. Martin Grabe vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik. Sobald ein Triebwerk feuert, produziert es einen Abgasstrahl, der negative Einflüsse auf Sensoren wie Kameras oder Instrumente haben kann. Bei der Landung einer Raumsonde treffen diese Abgase auf die Oberfläche. „Wenn dann nach organischen Bestandteilen als Zeichen für Leben gesucht werden soll, könnten diese schlimmstenfalls von den eigenen Treibstrahlen stammen“, so Grabe. Treibstrahlen aus Raumfahrtantrieben auf Hydrazinbasis enthalten Bestandteile wie Ammoniak oder Kohlenstoffverbindungen – Stoffe, die als Anzeichen für Leben gelten.

Einzigartige Versuchsanlage
Die Göttinger Raumfahrtforscher sind Spezialisten auf dem Gebiet der Treibstrahl-Kontamination. Dafür verfügen sie über mehrere einzigartige Versuchsanlagen, darunter die Simulationsanlage für Treibstrahlen Göttingen – Chemische Triebwerke (STG-CT). „Das ist die einzige Anlage der Welt, die eine so große Pumpleistung hat, dass sich die Treibstrahlen von untersuchten Triebwerken ausbreiten wie im All“, sagt Grabe. Herkömmliche Versuchsanlagen haben mit dem Problem zu kämpfen, dass die Abgase des Triebwerks an der Wand abprallen und dann den untersuchten Strahl verfälschen. Der Clou bei der Göttinger STG-CT: Die Wände werden mit siedendem Helium auf Minus 269 Grad Celsius gekühlt. Sobald ein Treibstrahl auf die Wand trifft, gefriert er – wie Wasser auf Windschutzscheiben im Winter. Folge: der Strahl verhält sich wie im All, wo er nicht von Wänden umgeben ist. Um diese idealen Bedingungen herzustellen, muss die Versuchsanlage drei Tage lang heruntergekühlt werden. Das anschließende Wiederaufwärmen dauert sogar fünf Tage.

In der STG-CT wurden zwei verschiedene Triebwerke und deren Auswirkungen auf mehr als 120 unterschiedliche Material-Proben untersucht. Die meisten Proben stammten vom JPL, das auch die chemische Analyse der Proben durchführte. Die Triebwerke stellte das Goddard Space Flight Center der NASA.

Mit zwei Messtechniken untersuchten die Göttinger Forscher die Treibstrahlen im Vakuum: Mit einem Massenspektrometer, das die chemische Zusammensetzung der Verunreinigungen misst. Und mit Quarzkristall-Sensoren, die Schichten in Stärke weniger Atome erfassen können.

Hydrazin im Abgasstrahl nicht vollständig zersetzt
Die Auswertung zeigte, dass unterschiedliche Triebwerke ähnlichen Typs sehr unterschiedliche Kontaminationen verursachen. Wichtig war dabei die Erkenntnis, dass es eine Rolle spielt, ob ein Triebwerk bereits vor der Landung – zum Beispiel bei einem Flugmanöver – gezündet worden ist. In den Abgasstrahlen wurden Reste von Hydrazin gefunden, das sich offensichtlich entgegen den Erwartungen nicht vollständig zersetzt. Außerdem stellten die Göttinger fest, dass hydrazinhaltige Strahlbestandteile auf Kupferoberflächen, die in aktuellen Raumfahrtmissionen wie Europa Clipper eine wichtige Rolle spielen, eine starke Auswirkung zeigen.

Die Erkenntnisse der Untersuchungen im DLR Göttingen helfen, Verunreinigungen durch Antriebe künftiger Raumfahrzeuge besser einzuschätzen. „Je mehr wir wissen, desto besser können Raumfahrzeuge und Missionen die unvermeidbare Treibstrahlkontamination schon in der Planungsphase berücksichtigen“, sagt Grabe.

Weitere Untersuchungen
Bereits jetzt haben sich Szenarien für neue Untersuchungen aufgetan. Die europäische Weltraumorganisation ESA hat aufgrund dieser Forschungen zwei Aufträge an die Göttinger vergeben.

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• Leben im Sonnensystem

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Quelle: Freie Universität Berlin 2. Dezember 2022.

2. Dezember 2022 – Die Studie entstand im Rahmen des Forschungsprojektes „Habitat OASIS“, das vom Europäischen Forschungsrat mit einem ERC Consolidator Grant gefördert wird, und wurde am Freitag in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Astrobiology veröffentlicht.

Enceladus, einer der Monde des Saturn, ist berühmt für seine kryovulkanischen Fontänen, die er ins Weltall ausstößt. Diese Fontänen bestehen zum Großteil aus Eiskörnern, die von einem unterirdischen Wasserozean stammen. Ähnliche Prozesse finden vermutlich auch auf Jupiters Mond Europa statt. Raumsonden können die ausgestoßenen Eiskörner mit sogenannten Einschlagsionisations-Massenspektrometern analysieren und geben somit Einblick in die Zusammensetzung des unterirdischen Ozeanwassers. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin ist es nun erstmals in Laborexperimenten gelungen, das Erscheinungsbild von Bakterien-Bestandteilen in Massenspektren solcher Eiskörner detailgetreu vorherzusagen. „In unseren Experimenten konnten wir zeigen, dass DNA, Lipide und sogar Zwischenprodukte von Stoffwechselvorgängen in den ausgestoßenen Eiskörnern mit zukünftigen Raumsonden technisch eindeutig nachweisbar wären“, erläutert Dr. Fabian Klenner, einer der Erstautoren der Studie. „Das funktioniert sogar, wenn diese Biomoleküle in nur wenigen Eisteilchen und in sehr geringen Konzentrationen vorkämen.“

Im Rahmen ihrer Studie untersuchten die Forschenden zwei verschiedene Arten von Bakterien und stellten fest, dass einige der untersuchten Biomoleküle klar voneinander unterscheidbare und vom jeweiligen Bakterium abhängige biologische „Fingerabdrücke“ in den Massenspektren hinterlassen. „Es ist also nicht nur möglich, Bestandteile von Bakterien auf außerirdischen Wasserwelten zu identifizieren, sondern auch verschiedene Bakterienarten voneinander zu unterscheiden“, betont Dr. Fabian Klenner.

Die Ergebnisse dieser Studie kommen gerade rechtzeitig für NASA‘s Europa Clipper Mission, die im Oktober 2024 zu Jupiters Mond Europa starten soll. Die Raumsonde wird ein Massenspektrometer mitführen, das für das Aufspüren der Bausteine des Lebens geeignet ist und an dem die Forschungsgruppe Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin maßgeblich beteiligt ist.

Die internationale Studie wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaflerinnen und Wissenschaftlern der Universität Zürich, der Open University in Milton Keynes, NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien und der Universität Leipzig durchgeführt.

Originalpublikation:
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2022.0063

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

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Quelle: Freie Universität Berlin 15. September 2022.

15. September 2022 – Einige der Eismonde im äußeren Sonnensystem beherbergen potenziell bewohnbare Ozeane, wie zum Beispiel der Jupitermond Europa oder der Saturnmond Enceladus. Massenspektren, die von Raumsonden in der Umgebung dieser Monde aufgenommen werden, erlauben Rückschlüsse auf die Zusammensetzungen der Ozeane. Eine detaillierte Auswertung dieser Daten erfordert Kalibrationsexperimente in einem Labor der Freien Universität Berlin. Dort wurden bisher tausende Massenspektren aufgenommen, die zunehmend schwierig mit den Weltraumdaten zu vergleichen sind. Um dieses Problem zu lösen, wurde innerhalb der Arbeitsgruppe Planetologie und Fernerkundung eine umfangreiche Datenbank entwickelt.

Die Datenbank beinhaltet alle Laborspektren und erlaubt es, die gespeicherten Daten nach einer Vielzahl von Parametern zu filtern. Dies erleichtert und verbessert die Auswertung von Massenspektren aus dem Weltall erheblich, wie z.B. jene, die vom SUrface Dust Analyzer aufgenommen werden, der sich an Bord von NASA’s bevorstehender Europa Clipper mission befindet.

Ein freigegebener Teil der Daten ist öffentlich zugänglich unter LILBID spectral reference library. Die Studie von Klenner et al. wurde kürzlich in Earth and Space Science veröffentlicht.

Veröffentlichung
Fabian Klenner, Muhammad Umair, Sebastian H. G. Walter, Nozair Khawaja, Jon Hillier, Lenz Nölle, Zenghui Zou, Maryse Napoleoni, Arnaud Sanderink, Wilhelm Zuschneid, Bernd Abel, Frank Postberg: Developing a Laser Induced Liquid Beam Ion Desorption Spectral Database as Reference for Spaceborne Mass Spectrometers, doi.org/10.1029/2022EA002313,
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022EA002313,
pdf: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2022EA002313.

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