Auf der Suche nach Leben: Juice-Sonde startet zum Jupiter

Eine der fundamentalen Fragen, die die Menschheit beschäftigt, lautet: Ist es möglich, dass es weiteres Leben in unserem Sonnensystem gibt? Eine Mission der Esa zum Jupiter soll u.a. diese Frage klären.

Am  Donnerstag (13. April) sollte die Sonde „Juice“ (Jupiter icy moons Explorer) an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana aus starten. Allerdings musste der geplante Start der Jupiter-Sonde „Juice“ gestern aufgrund eines aufziehenden Gewitters abgebrochen werden. Die ESA kündigte sofort einen neuen Startversuch für heute (14. April) an, der eine Minute früher als gestern beginnen soll.

Die Mission hat das Ziel, den Gasriesen Jupiter und seine Trabanten zu erforschen. Diese Monde, die um Jupiter kreisen, sind selbst so groß wie Planeten. Die Mission ist die am weitesten ins Sonnensystem hinausreichende Mission der europäischen Raumfahrtagentur Esa. Die Sonde „Juice“ wird hunderte Millionen Kilometer zurücklegen, um die Frage zu beantworten, ob es grundsätzlich die Möglichkeit von Leben auf den Jupitermonden gibt. Dafür wird sie mit ihren zehn Instrumenten hauptsächlich die großen Monde untersuchen. Denn: Sie sollen unter einem Eispanzer von einem Kilometer Dicke Wasser enthalten.

Meere unter der Eiskruste von „Europa“, „Kallisto“ und „Ganymed“

„Drei Monde haben Ozeane, und die haben tatsächlich sehr viel Wasser“, zitiert die dpa die Worte der Missions-Ingenieurin Angela Dietz vom Kontrollzentrum der Esa in Darmstadt. Vor dort soll die über eine Milliarde Euro teure Mission in den kommenden Jahren gesteuert werden.
Die Monde, auf die die Wissenschaftler ab 2031 nach einer jahrelangen Reise der Sonde schauen werden, sind „Europa“, „Kallisto“ und „Ganymed“. Nach aktuellem Wissen gibt es auf diesen Monden Meere unter der Eiskruste, in denen die Voraussetzungen für Leben gegeben sein könnten.
Bestimmte Elemente sind notwendig, um Leben entstehen zu lassen. Diese dienen als Bausteine für Moleküle. Dietz sagt, dass es auf „Europa“ und „Ganymed“ Möglichkeiten gibt, diese Elemente zu finden. Wie Dietz erklärt, braucht es Wasser, Energie und Stabilität über Millionen von Jahren, um Leben zu ermöglichen. „Europa“ hat dabei die größte Wahrscheinlichkeit, da er näher am Jupiter liegt und somit mehr Wärme und Energie erhält. „Wir können nur untersuchen, ob die Grundlagen da sind“, sagt Dietz.

Bremsmanöver am Jupiter extrem kritisch

Nach dem Abflug muss die Sonde noch eine lange Reise absolvieren, bevor sie ihre Forschungsmission am Jupiter beginnen kann. Ein entscheidender Moment wird das Entfalten der Solarpaneele mit einer Fläche von 85 Quadratmetern sein, da diese für die Energieversorgung der Sonde von entscheidender Bedeutung sind. „Das ist ein kritischer Moment. Ohne schaffen wir es nicht“, sagt Esa-Flugbetriebsdirektor Andrea Accomazzo. „Extrem kritisch ist auch das Bremsmanöver am Jupiter.“ Klappe das nicht, fliege „Juice“ am Jupiter vorbei.

Vor dem Erreichen des äußeren Sonnensystems hat die Sonde jedoch eine lange Reise vor sich. Um ihre Geschwindigkeit zu erhöhen, wird sie nach dem Start auf ihrer achtjährigen Reise erst einmal um die Venus und drei Mal um die Erde fliegen, um Geschwindigkeit aufzunehmen. Wenn die Rakete größer wäre, könnte sie direkt zum Jupiter fliegen.

Die Durchquerung des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter stellt laut Dietz kein Problem dar. Gemäß dem Plan wird die sechs Tonnen schwere Sonde 2031 den Jupiter erreichen und an den Monden vorbeifliegen. Sie wird nur zweimal an „Europa“ vorbeifliegen.

Schließlich wird die Sonde in eine Umlaufbahn um „Ganymed“ einlenken, den größten Mond und den einzigen Trabanten mit einem Magnetfeld im Sonnensystem. Gemäß der Planung wird die Sonde im September 2035 voraussichtlich auf den Mond abstürzen.

Messungen durch das Eis bis zu einer Tiefe von 9 bis 20 Kilometern

Mit den zehn Instrumenten, neun von europäischen Partnern und einem der US-Raumfahrtagentur Nasa, können verschiedene Untersuchungen durchgeführt werden, darunter Radar- und Lasermessungen. Mit dem Radar können Daten auch in und möglicherweise unter der Eisschicht gesammelt werden. Laut dem Leiter der Mission, Nicolas Altobelli, können die Messungen durch das Eis bis zu einer Tiefe von 9 bis 20 Kilometern vordringen. Bei früheren Missionen der Nasa zu Jupiter war kein solches Radar an Bord.

Mit dem Laser Altimeter „Gala“ (Ganymede Laser Altimeter) solle die Oberfläche „Ganymeds“ vermessen werden, sagt der Verantwortliche für das „Gala“-Experiment, Hauke Hussmann. „Wir scannen quasi den gesamten „Ganymed““. Das sei wichtig, um die Entwicklung des Mondes zu verstehen. „Der zweite wichtige Aspekt, der im Jupitersystem dazukommt, ist die Gezeitendeformation.“ Die Monde würden sich während ihres Umlaufs um den Planeten verformen.

„Die Höhe dieser zeitlichen Veränderung, die kann uns Aussagen darüber geben, ob im Inneren flüssiges Wasser vorhanden ist, ob also ein globaler Ozean auf „Ganymed“ vorhanden ist, wie es Modellrechnungen voraussagen“, sagt Hussmann. Mit den Daten und mit Bildern der Kamera „Janus“, an der das DLR maßgeblich beteiligt ist, könne später auch ein digitales 3-D-Modell des komplett mit Eis bedeckten Mondes erstellt werden.
Wie aber kann es sein, dass Hunderte Millionen Kilometer von der Sonne entfernt flüssiges Wasser existieren soll? „Der Jupiter mit seiner enormen Masse hat riesige Gezeitenkräfte, die er ausübt“, erklärt Hussmann. Das führe im Inneren der Monde zu Reibungen und daraus entstehe Wärme. „Das ist die Energiequelle, die bei den Monden eine erhebliche Rolle spielt.“

Die Technische Universität Braunschweig ist an der bisher aufwendigsten Planetensonde der europäischen Weltraumorganisation Esa beteiligt und wird den Start im Haus der Wissenschaft übertragen. Ein von der Forschungseinrichtung selbstentwickeltes Magnetfeld-Messgerät und eine Kamera-Datenverarbeitungseinheit werden eingesetzt, um Magnetfelder im Jupiter-System, insbesondere in der Nähe der Jupiter-Monde, zu messen. Das Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze hat eine Datenverarbeitungseinheit für eine Kamera gebaut, die die Oberflächen der Jupiter-Monde Ganymed, Kallisto und Europa charakterisieren und ihre geologische Aktivität untersuchen soll.

Was ist besonders an Jupiter?

Der größte Planet unseres Sonnensystems, der nach dem römischen Göttervater Jupiter benannt wurde, ist leicht am Nachthimmel zu erkennen. Grund dafür ist seine optische Gestalt, die an eine gestreifte Murmel erinnert. Jupiter gilt neben der Venus als der zweithellste Planet, der unseren Nachthimmel ziert. Jupiter besteht aus Gas und ist ein riesiger Himmelskörper.

Obwohl Jupiter nur etwa elfmal größer im Durchmesser als die Erde ist, hat er ein Volumen, das mehr als 1000 Mal so groß ist wie das unseres Heimatplaneten. Der Gasriese hat auch eine beeindruckende Masse – er wiegt doppelt so viel wie alle anderen sieben Planeten unseres Sonnensystems zusammen. Im Vergleich zur Erde ist Jupiter etwa 318 Mal schwerer.

Die Atmosphäre des Jupiters besteht hauptsächlich aus leichten und für den Menschen unbrauchbaren Gasen wie Wasserstoff (ca. 90 Prozent) und Helium (10 Prozent). Die Temperaturen an der Oberfläche sind extrem kalt, im Durchschnitt minus 110 Grad Celsius, was etwa 125 Grad unter der durchschnittlichen Temperatur auf der Erde liegt. Der massive Temperaturunterschied ist damit verbunden, dass der Gasriese über fünfmal weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde. Jupiter ist auch der Planet, der sich am schnellsten um die eigene Achse dreht und für eine vollständige Drehung nur etwas weniger als zehn Stunden benötigt. Ein Umlauf um die Sonne dauert knapp 12 Erdjahre.

Wie viele Trabanten hat der Jupiter?

Derzeit sind 92 Trabanten bekannt, die den Jupiter umkreisen. Im Februar 2023 wurden laut der europäischen Raumfahrtbehörde Esa 12 weitere Monde entdeckt. Vier der größten Monde, „Io“, „Europa“, „Ganymed“ und „Kallisto“ wurden bereits im Jahr 1610 vom italienischen Wissenschaftler Galileo Galilei entdeckt und werden als Galileische Monde bezeichnet.

• „Ganymed“, der von Rinnen und Kratern gezeichnet ist, ist mit einem Durchmesser von über 5000 Kilometern der größte Mond in unserem Sonnensystem.
• Der Galileische Mond „Io“, der dem Jupiter am nächsten liegt, ähnelt unserem eigenen Mond hinsichtlich Volumen, Größe und Dichte. Obwohl der Jupiter auch ein kleines Ringsystem besitzt, ist es nicht so deutlich sichtbar wie das des Nachbarn Saturn.
• „Europa“, der zweitgrößte der Galileischen Monde, hat eine Oberfläche, die im Vergleich zum Erdmond nur wenige Einschlagskrater aufweist und daher als relativ jung gilt, ähnlich wie bei Io. Die obersten Schichten der Mondoberfläche bestehen hauptsächlich aus Wassereis, das neben Gesteins- und Mineralfragmenten möglicherweise auch Salze enthält.
• „Callisto“, der am weitesten entfernte der Galileischen Monde, hat einen Durchmesser von 4819 Kilometern und ist damit nur geringfügig kleiner als der innerste Planet unseres Sonnensystems, Merkur. Im Vergleich zu den anderen drei großen Jupitermonden hat Callisto mit einer mittleren Dichte von 1834 kg/m³ die niedrigste Dichte.

Mit dpa