Heutet beginnt eine spannende astrobiologische Expedition: Die ESA-Raumsonde JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) startet zum Gasriesen Jupiter. Unter seinen 95 bisher bekannten Monden gibt es unter den vier größten, den Galileischen Monden, gleich drei Eismonde mit flüssigen Salzwasser-Ozeanen. Und flüssiges Wasser gilt in der Astrobiologie immer noch für besonders aussichtsreich für die Entwicklung von Leben oder Vorformen davon.
JUICE soll die drei Eismonde Europa, Calisto und Ganymed erkunden und zum Schluss auch noch Jupiter selbst.
Heute, am 13. April 2023, soll um 14:30 Uhr deutscher Zeit auf dem europäischen Weltraumbahnhof Kourou eine der mächtigen Ariane 5-Raketen in ihrer Spitze die Raumsonde auf ihren Weg zum äußeren Sonnensystem bringen.

Wer den Start verfolgen möchte:

14:15 Juice-Start auf der Ariane 5
14:42 Trennung von JUICE von der Oberstufe der Ariane 5
14:51 Früheste erwartete Zeit, um das Signal von JUICE zu empfangen
15:55 Bereitstellung der Solar panels voraussichtlich abgeschlossen

Im ESA TV kann man den Start live verfolgen, um 13:35 Uhr beginnt das Programm.
Wie immer ist Treibstoff knapp, darum haben die FlugdynamikerInnen wieder eine komplexe Reiseroute mit vielen SwingBy-Manövern ausgeklügelt – so nimmt sich die die Sonde etwas Energie von anderen Himmelskörpern, um mit neuem Schwung weiterzufliegen. JUICE wird auf dem Weg zum Jupiter Vorbeiflüge an der Venus, der Erde und dem Erde-Mond-System absolvieren. Im LaunchKit bezeichnet ESA übrigens alle nahen Vorbeiflüge als Flyby – die Unterscheidung von Vorbeiflug zur Erkundung (SwingBy) und Vorbeiflug zum Schwungholen (Flyby) ist wohl eine Spitzfindigkeit.

So dauert JUICEs Anreise zum Jupiter-System bis 2031. Sechs Monate vor Eintritt in die Umlaufbahn um Jupiter wird das Raumschiff dann seine aktive Wissenschaftsphase zum Jupiter-System beginnen. JUICE führt dann viele Monate lang orbitale Flüge um Jupiter durch, wird an Europa, Ganymed und Callisto vorbeifliegen und dann schließlich Ganymed umkreisen. Die Dauer der wissenschaftlichen Mission ist auf vier Jahre angelegt.

Eismonde und die Suche nach Leben

Seit der Galilei-Mission in den 1990-er Jahren ist bekannt, dass einige Jupiter-Monde Oberflächen aus Wassereis haben, unter denen teilweise salzige Ozeane schwappen. Aufgrund der großen Entfernung zur Sonne gibt es auf den auf ihren Oberflächen kein flüssiges Wasser, sehr wohl aber unter dem Eispanzer. Sehr vereinfacht ausgedrückt werden die Steinkerne der Monde durch Gravitations-Kräfte „durchgewalkt“, diese tektonische Aktivität erzeugt Reibungshitze und führt zu flüssigem Wasser.
Die Furchen und Gräben auf der Oberfläche etwa von Europa hatten frühzeitig Hinweise auf einen flüssigen Ozean gegeben – sie ähnelten Mustern im Eis des irdischen Nord- und Südpolarozeans. Außerdem sind diese extraterrestrischen Meere salzhaltig, was anhand der Leitfähigkeit auch aus der Fernerkundung nachweisbar ist.
Außerdem hat zumindest der Mond Callisto sogar ein Magnetfeld.
Diese Monde haben das Konzept der habitablen Zone – den Abstand eines Planeten oder Monds zu seiner Sonne, in dem flüssiges Wasser auf der Oberfläche möglich ist – beträchtlich erweitert, sie sind sogenannte Deep Habitats – Bereiche unter der Oberfläche, in denen flüssiges Wasser vorkommen kann.

Der kilometerdicke Eisschild schützt die darunter liegenden Ozeane nicht nur vor der Kälte des Weltraums, sondern auch vor der harten Magnetstrahlung des Jupiters.
Ein ESA-Video zum Überblick über die Mission ist hier:

Die fünf wichtigsten Fragen von JUICE sind:

• Wie sehen Jupiters Ozeanwelten aus?
•  …und warum ist Ganymed so einzigartig?
• Könnte es im Jupitersystem Leben geben – oder gab es jemals Leben?
• Wie hat Jupiters komplexe Umgebung seine Monde geformt und umgekehrt?
• Wie sieht ein typischer Gasriesenplanet aus – wie ist er entstanden und funktioniert er?

In dem sehr guten Interview des MDR erklären ESA- und DLR-Mitarbeiter ausführlicher, warum diese Eismonde die „heißesten“ Kandidaten für mögliches Leben in unserem Sonnensystem sind. Allerdings ist das Missionsziel nicht die Suche nach Leben, sondern vielmehr eine Überprüfung und weitere Erforschung der bisherigen Vorstellungen und Erkenntnissen zur Entstehung und Existenz von Leben außerhalb der Erde.
Dabei soll dieses Gasriesen-System in unserem eigenen Sonnensystem auch als Modell für andere derartige Systeme aus Gasplaneten und Monden dienen, von denen mittlerweile viele weitere entdeckt wurden. Die allerdings so weit entfernt sind, dass sie zu unseren Lebzeiten sicherlich nicht mehr erkundet werden können.

Eine gewichtige Mission

JUICE ist mit 6 Tonnen extrem schwer, darum ist auch die starke Ariane für den Start notwendig.
Die Solarpanele haben eine Flächevon 85 Quadratmeter– die größte, die jemals für eine interplanetare Mission geschaffen wurde. Mehr als die Hälfte des Gewichts macht der Treibstoff aus, trotz des sparsamen Anflugs. Er ist für die vielen Manöver für das umfangreiche wissenschaftliche Programm nötig, vor allem für die Orbitalsprünge zwischen Callisto, Europa und Ganymede. So groß und so schwer ist dieses Raumschiff, dass für den Transport von Europa nach Kourou eines der größten Flugzeuge der Welt eingesetzt werden musste, einer Antonov 124 einer ukrainischen Firma.

Die extreme Kälte und harsche Strahlung war eine große Herausforderung bei der Konstruktion dieses Raumfahrzeugs. So haben die IngenieurInenn es gelöst:

JUICE ist mit 10 wissenschaftlichen Instrumenten bestückt, die von verschiedenen Institutionen und Arbeitsgruppen für die Mission geplant und gebaut wurden, darunter NASA, DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt).
Mehr Informationen zu den Instrumenten finden sich im Launch Kit und auf dieser Infographik:

2034 wird Juice der erste künstliche Satellit in der Umlaufbahn eines außerirdischen Mondes sein: Ganymeds. Dort soll die Sonde neun Monate lang eine detaillierte Karte der Oberfläche anfertigen und die innere Struktur untersuchen. Ganymed könnte mehr Wasser haben, als es auf der gesamten Erdoberfläche gibt: Ein Teil davon ist in einer vielleicht 150 km dicken Eiskruste gebunden, der Rest schwappt flüssig darunter. Möglicherweise erzeugt die Rotationsbewegung dieser gewaltigen Salzwassermasse das rätselhafte Magnetfeld des Mondes. Dafür hat JUICE ein Magnetometer an der Spitze einer 10-Meter-Antenne installiert und kann damit das Magnetfeld aus einer solchen Entfernung messen, dass die übrigen Schiffssysteme keine Störungen verursachen können. Mehr über Ganymed gibt es in diesem Artikel.

Im Jahr 2035 wird – nach derzeitiger Planung – die Sonde dann mit ihrem verbleibenden Treibstoff gezielt auf die Oberfläche von Ganymed abstürzen. Die Weltraumbehörden, die die Kontamination anderer Welten mit terrestrischem Leben überwachen, gehen davon aus, dass kein Risiko besteht, dass Mikroben an Bord die Bedingungen dieses Mondes überleben könnten.
Außerdem stellt der Crash auf Ganymed sicher, dass unter keinen Umständen mögliche terrestrische Lebensspuren den astrobiologisch besonders interessanten Europa-Mond kontaminieren können.
Diese sogenannte Vorwärts-Kontamination ist längst elementarer Bestandteil der ESA- und NASA-Missionen, so erfolgt etwa die Endmontage von Raumfahrzeugen in Reinräumen (dieser Beitrag erklärt das Thema des Verhinderns von Biokontamination und wie es umgesetzt wird etwas näher).

Mein persönlicher Favorit für eine besonders detaillierte Erforschung wäre ja der Mond Europa gewesen. Dessen genauere Erkundung war aber leider durch die Bahn unmöglich.
Durch die Vorsichtsmaßnahme mit dem gezielten Absturz auf Ganymed steht einer späteren Erkundung Europas mit dann noch weiter fortgeschrittener Technik aber nichts im Weg.
Im Februar gab s noch eine interessante neue Publikation zu einer neuen Art von Eis auf Europas Oberfläche.
Im LaunchKit gibt es außerdem Infos zu bereits geflogenen, aktuellen und noch geplanten Missionen zum Jupiter. Seit der Rosetta-Mission ist bekannt, dass die Voraussetzungen für Leben – wie wir es von der Erde kennen – auch außerhalb unseres Sonnensystems existieren, darunter auch größere präbiotische Moleküle und sogar Aminosäuren (dazu hatte ich 2016 Prof. Kathrin Altweg interviewt). Diesmal bin ich leider nicht bei ESOC vor Ort dabei, zuviel Arbeit liegt auf meinem Schreibtisch. Vielleicht klappt es ja dann in acht Jahren wieder mit einem Live-Bericht. Die Jupitermonde werden auf meinem Scienceblog Meertext und in meinen Artikeln sowie meinen Vorträgen auf jeden Fall ein Thema bleiben. Die ausgezeichneten Infographiken stammen natürlich von der ESA. PS: Wegen der Gefahr von Blitzschlag ist der Start auf morgen verschoben worden:

The new targeted launch date is April 14, 2023, at:

· 08:14 a.m. Washington, D.C. time,
· 09:14 a.m. Kourou time,
· 12:14 p.m. Universal time (UTC),
· 02:14 p.m. Paris time,
· 12:14 a.m., April 15, Tokyo time.

— Arianespace (@Arianespace) April 13, 2023