Hvordan kommer vi ned til de skjulte søer og have på andre planeter?

by Jörn

Der er masser af søer og have i Solsystemet – både med vand og metan. Men de fleste er skjult under tykke lag af is, så hvordan kommer vi ned til dem?

Der findes have og søer mange steder i solsystemet, og det er oplagte steder at lede efter liv.

Der er kun ét problem: Bortset fra metansøerne på Saturns måne Titan er de alle gemt godt af vejen – ofte under et flere kilometer tykt lag af is.

Så nu er NASA begyndt at overveje, hvordan de første ekspeditioner ned til disse skjulte have kan foregå. Det ultimative mål er at kunne bygge undervandsbåde, som kan sejle rundt overalt i de skjulte have – men det ligger mange år ud i fremtiden.

Heldigvis findes der også andre måder at studere de skjulte have på.

Det våde solsystem

Det mest almindelige landskab, vi finder i Solsystemet, er kraterdækkede overflader, som stort set ikke har ændret sig i millioner eller milliarder af år.

Om artiklens forfattere

Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.

I snart 40 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.

De står bag bogen ‘Det levende Univers’ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.

Sådanne billeder sender et signal hjem om en helt død klode, hvor der ikke sker andet, end at der med lange mellemrum kommer et nyt meteornedslag, som så skaber et nyt krater.

Men det er ikke nødvendigvis hele sandheden, for dybt nede under overfladen kan der findes have og søer og dermed steder, hvor liv måske kan trives.

Det bliver for omfattende at komme ind på, hvordan vi har fundet frem til disse have, men i boksen under artiklen er en liste over de steder i Solsystemet, hvor vi i dag mener, at der er mulighed for at finde have eller søer under overfladen.

Tre veje til havene

Det er bestemt ingen let opgave at udforske et skjult hav, men her er tre veje, der kan anvendes:

  • Flyve gennem gejsere
  • Sejle rundt med et lille skib
  • Brug af undervandsbåd

Langt det letteste er at sende en rumsonde til at flyve gennem en gejser, hvor et underjordisk hav er så venligt at slynge sit indhold mange hundrede kilometer ud i rummet.

Den metode er allerede anvendt af Cassini-rumsonden, som gentagne gange er fløjet gennem de store gejsere på månen Enceladus.

Europa gejser NASA Hubble

Vi har kun et enkelt billede af en mulig gejser (den blå farve) på Europa fra Hubbleteleskopet. (Foto: NASA, ESA, and M. Kornmesser)

Man fandt mange organiske stoffer i gejserne, men Cassini var desværre ikke udstyret med instrumenter til at lede efter liv. Det har den simple forklaring, at da Cassini blev opsendt, kendte man slet ikke gejserne på Enceladus.

For en rumsonde udstyret med de rigtige instrumenter, er det en meget effektiv måde at udforske et hav på. Der er kun et problem: Bortset fra Enceladus kender vi kun to andre kloder med gejsere, nemlig Neptuns måne Triton og Jupiters måne Europa.

Tritons gejsere består tilsyneladende af kvælstof, og det er slet ikke sikkert, at de har noget at gøre med et eventuelt underjordisk hav. Men derfor kan de nu godt være særdeles interessante at udforske.

Gejserne på Europa er stadig omdiskuterede. I dag kan vi kun sige, at hvis de overhovedet findes, så er de små og ret sjældne.

Svært at sejle på et metanhav

At bygge et skib, der kan sejle rundt på overfladen af en sø eller et hav, er en meget lettere opgave end at bygge en undervandsbåd. Desværre kender vi kun ét sted, hvor vi kan bruge den metode, og det er på Saturns store måne Titan, der er rigt forsynet med søer og små have af flydende metan.

Her er bare et par mindre problemer.

Massefylden af flydende metan er omkring halvdelen af massefylden for vand, og det giver en tilsvarende mindre opdrift. Og da det er opdriften, der skal holde skibet flydende, så går det ikke at laste det alt for tungt – men i alle tilfælde vil skibet nok komme til at stikke dybere end et skib på et jordisk hav.

Et andet problem er temperaturforskellen. Elektronikken og instrumenterne på skibet kan bestemt ikke tåle havets temperatur på -180 grader, så det skal varmes op. Det kan i praksis kun ske med atomkraft, og det er noget, der vejer til.

NASA Europa Jupiter is hav vand liv i rummet

En anden NASA-idé er at skabe en form for robotål, der kan undersøge ishavet på Europa. Den ville skulle hente sin energi fra lokale magnetfelter. (Illustration: NASA)

Et boblebad af kvælstof

Men så kommer det næste problem. Noget af denne varme kan ikke undgå at lække ud til metanhavet, som så begynder at boble. Noget af det flydende metan kan begynde at koge, men der er en endnu vigtigere grund.

Titans atmosfære består hovedsageligt af kvælstof, og kvælstof kan opløses i et metanhav. Men jo varmere havet bliver, jo mindre kvælstof kan det opløse. Så det kan let ende med, at skibet sejer rundt i en slags boblebad. Det kan det måske nok klare, men de mange kvælstofbobler gør det nu meget vanskeligt at observere noget som helst.

Især bliver det vanskeligt at udforske bunden, fordi nogle af søerne og havene er over 100 meter dybe.

Måske skal vi så vende tilbage til de gode gamle dage, da havene her på Jorden blev udforsket med sejlskibe. De havde ikke moderne instrumenter, men sænkede simpelthen en vægt ned, og lod den indsamle både prøver af vand og bund, før man hev linen op igen.

Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.

I snart 40 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.

De står bag bogen ‘Det levende Univers’ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.

En verdensomsejling under havet

Den franske forfatter Jules Verne havde fat i noget af det rigtige, da han i sin roman ‘En verdensomsejling under havet’ fra 1869 lod kaptajn Nemo studere verdenshavene fra sin undervandsbåd Nautilus.

For det er den måde, Solsystemets have vil blive udforsket på – dog med kaptajn Nemo erstattet af en robot og den franske havforsker Pierre Aronnax erstattet af instrumenter, som kan se både bedre og længere end Aronnax kunne gennem undervandsbådens koøjer.

Men det ligger langt, langt ude i fremtiden, for der er mildt sagt nogle problemer at overvinde, før vi kommer så langt. For hvordan kommer man ned til have, der er gemt under flere kilometer is?

Der er fire grundlæggende udfordringer, før vor undervandsbåd kan begynde sin rejse. Den skal kunne:

  • Lande på isen og begynde at bore sig ned
  • Bevare kontakten med overfladen, selv om borehullet med ret stor sikkerhed hurtigt vil lukke sig igen bag ubåden, endnu mens den er i færd med at bore sig gennem isen
  • Passe på ikke at støde ind i stykker af sten eller klippe, som kan være frosset fast i isen
  • Bevare kontakten med overfladen, også når ubåden sejler langt bort fra borehullet

Det ser så let ud på en tegning, der viser en ubåd sejle rundt mellem fantastiske væsener, men for de ingeniører, som skal bygge ubåden, kan man roligt sige, at det er en opgave, der byder på både tekniske og økonomiske udfordringer.

Drøm og virkelighed

Vi må hellere begynde med den gode nyhed: Der bliver næppe nogen problemer med at beskytte ubåden mod et meget højt tryk.

De kloder, vi kan udforske, er små og med lille tyngdekraft. Både Europa og Titan har en tyngdekraft på omkring 1/7 af Jordens tyngdekraft, og den lille dværgplanet Ceres har en tyngdekraft under tre procent af Jordens.

Der betyder, at trykket kun stiger langsomt, efterhånden som man dykker dybere ned – på Europa øges trykket for hver meter, man dykker ned, syv gange langsommere end her på Jorden, og på grund af den lave massefylde af flydende metan stiger trykket i Titans metanhave omkring 14 gange langsommere per meter end her på Jorden.

Titan metan hav flydende skib NASA

Skib beregnet til at sejle (men ikke dykke) på Titans metanhave. (Illustration: NASA)

Til gengæld er resten af nyhederne ikke så gode. Det er ikke så svært at bore sig vej gennem is, bare man har energi nok til at producere masser af varme. En velkendt teknik er at bruge energien til at producere en jet af næsten kogende vand, som meget hurtigt smelter isen.

Problemet er bare, at det er en typisk jordisk teknik, hvor man ikke behøver at tage hensyn til vægten af udstyret, og hvor man har mandskab til at klare problemerne.

Ude i Solsystemet skal robotter klare det hele. Energien skal komme fra en atomreaktor, som hverken må være for stor eller tung – og så er det jo begrænset, hvor meget effekt den kan give. Ubåden skal også være lille, så den oplagte løsning er at lade reaktoren blive oppe på overfladen og sende energien ned til ubåden med et kabel.

Realistisk må vi nok regne med, at det vil tage flere uger at bore sig gennem et fem kilometer tykt islag, og selv det vil kræve et meget større kraftværk, end vi til dato har sendt ud i rummet. Skulle vi bruge vore dages teknik, er det skønnet, at boretiden vil være flere år.

En røst fra dybet

Hvis man så endelig når ned, gælder det om at kunne sende besked hjem om, hvad ubåden har fundet.

Det mest oplagte er at lade ubåden slæbe det kabel efter sig, som blev brugt til at sende energi ned til båden. Det vil give en sikker kommunikation, men i høj grad begrænse rækkevidden. Desuden er der en vis risiko for, at kablet vikles ind i noget og knækker.

En anden mulighed er at bruge lyd – det er en velgennemprøvet teknik, som hvalerne har brugt i millioner af år.

I sådan et tilfælde kan der monteres en modtager, der hvor borehullet ender på undersiden af isen. Fra denne station kan beskeden så sendes med kabel op til modtagestationen på overfladen.

Gennem metanhavet

Så længe ubåden bare skal sejle i vand, så ved vi i det mindste, hvordan den skal bygges. Det bliver meget værre at skulle bygge en ubåd til Titans metanhave. Her er den eneste fordel, at man ikke skal bore sig gennem is for at komme ned til havet.

Her på Jorden bruger vi trykluft til at regulere vandmængden i en ubåds ballasttanke. På Titan er den metode ikke særlig anvendelig. Den eneste luft, vi her har, er Titans egen atmosfære, som mest består af kvælstof, og bruger vi den, opløses kvælstoffet bare i det flydende metan.

Måske bliver vi nødt til at medbringe egen luft, måske i form af en ædelgas som Xenon.

Desuden har ubåden også det bobleproblem, som vi tidligere har omtalt, og som opstår, når varme lækker fra ubåden ud i det kolde metanhav.

Til gengæld er der to mindre fordele ved at sejle i et metanhav: I modsætning til saltholdigt vand leder flydende metan ikke elektricitet, og det giver en meget mindre risiko for kortslutninger. Der er også en god mulighed for at kunne sende beskeder til overfladen ved hjælp af radio.

Det ved vi, fordi Cassinirumsonden ved hjælp af radar faktisk fik et signal fra bunden af metanhavet Ligeia Mare, og det selv om dybden på det pågældende sted var over 100 meter

Cassini Titan søer rummet NASA

Radarbillede fra Cassini-fartøjet, der afslører de mange søer på Titans overflade. (Foto: NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS)

Ingen Titanic på Titan

Der er dog én ulykke, vi næsten sikkert kan undgå, og det er at støde ind et isbjerg på et metanhav.

For det første kan det kvælstof, der er opløst i havet, sænke frysepunktet helt ned til -198 grader, og det er næsten 20 grader koldere end metanhavet, som har en temperatur på -180 grader. For det andet er det ikke helt let at få dannet isbjerge, der kan sejle rundt på overfladen som her på Jorden.

Det afhænger nemlig helt af, hvor meget kvælstof der er opløst i det frosne metan. Hvis der ikke er opløst noget kvælstof, vil metanisen synke til bunds, men med tilpas meget opløst kvælstof bliver metanisens massefylde så lav, at den kan flyde.

Desuden er vindene på Titan så svage, at bølger normalt ikke kommer over 10-20 centimeter, og kun sjældent når op på en halv meter. Den slags vejr kan en robot nok klare.

Sterile have?

Hvis vi virkelig vil, så kan problemerne overvindes, og der er en mulighed for, at vi kan følge det første ubådstogt måske så tidligt som 2040. Vi må så bare håbe, at havene ikke er helt sterile, og meget gerne at der findes en form for liv, som er bare lidt større end mikroorganismer, der kun kan ses med et mikroskop.

Der er nemlig et problem. Vand er en nødvendig – men ikke tilstrækkelig – betingelse for liv, som vi kender det. To andre ingredienser er nødvendige:

En energikilde og at havet indeholder de stoffer, som livet er opbygget af.

Dybt nede under et tykt lag is er der jo ikke solskin, men måske kan geologisk aktivitet skabe noget, der minder om de ‘smokers’, vi kender her fra Jordens have, hvor varmt, mineralholdigt vand vælter op og tilsyneladende skaber forudsætningen for et ganske rigt liv.

Da det naturligvis kræver energi at holde vand flydende i det normalt meget kolde ydre solsystem, er der håb om, at sådanne kilder findes. Alene fundet af brint i gejserne fra Enceladus er et godt tegn – og her fra Jorden ved vi, at brint er en vigtig energikilde for de mikroorganismer, vi finder netop ved ‘smokers’.

Kvælstof er et andet vigtigt stof. Men uden adgang til energi og livets byggestene får vi bare et sterilt hav, og selv med adgang til både mineraler og energi er det jo slet ikke sikkert, at livet vil opstå.

Her findes Solsystemets skjulte have
Enceladus gejsere vand i rummet NASA Cassini

På sydpolen af Enceladus er der store revner i den isfyldte overflade, og vanddamp, is og organiske molekyler sprutter ud af revnerne og danner de berømte gejsere. (Foto: NASA/JPL/Space Science Institute)

Planeter

  • Mars: I dag er Mars en støvet ørken, men der er tydelige tegn på, at der engang har været vand på overfladen. Nye målinger viser eksistensen af en sø med saltholdigt vand skjult under Mars’ sydpol.
  • Ceres: Der er tegn på, at denne kun 1.000 kilometer store dværgplanet i asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter rummer et saltholdigt hav under overfladen.
  • Pluto: Der findes geologiske tegn på, at der inde i Pluto kan findes et hav. Det vil dog kræve en ny rumsonde, der kredser om Pluto, at komme med et endeligt svar.

Jupiters måner

  • Europa: Denne isdækkede måne er næsten blevet symbolet på de skjulte have. Sandsynligvis findes under isen et saltholdigt, måske 100 kilometer dybt hav.
  • Ganymedes: Månen menes at rumme et saltholdigt hav, som ligger ret dybt under overfladen.
  • Callisto: Her er der mulighed for et måske 10 kilometer dybt hav lige under den kraterdækkede overflade.

Saturns måner

  • Mimas: Der findes geologiske tegn på, at denne lille ismåne kan rumme et underjordisk hav.
  • Enceladus: Der er ingen tvivl om, at Enceladus rummer et hav, for gennem revner i den isdækkede overflade slynges konstant enorme gejsere af vand ud i rummet.
  • Dione: Der er også geologiske tegn på, at Dione ligesom Enceladus rummer et underjordisk hav.
  • Titan: Her har man med radar observeret søer og mindre have af flydende metan på overfladen med en temperatur på -180 grader.

Neptuns måner

  • Triton: Gejsere af kvælstof tyder på en vis geologisk aktivitet. Teoretisk mulighed for et underjordisk hav på denne kolde ismåne.

Plutos måner

  • Charon: Der er stærke geologiske tegn på, at Plutos store måne Charon tidligere har haft et hav, som dog nu er frosset til is.

Kilde: Videnskab.dk

You may also like

Leave a Comment