JUICE – Erkundung von Jupiter und seinen Monden

Die Ankunft im Jupitersystem wird 2031 sein. Nach einer mehrjährigen Tour im Jupitersystem mit Vorbeiflügen an den Monden Ganymed, Europa und Callisto wird JUICE 2034 in einen Orbit um Ganymed manövriert, und wird dann diesen Mond erforschen. Die letzte Phase der nominellen Mission ist ein polarer Orbit um Ganymed in 500 Kilometer Höhe. Im Fall einer Missionsverlängerung ist eine Reduktion der Höhe über der Oberfläche Ganymeds in einen 200-Kilometer-Orbit geplant. Nach Missionsende wird JUICE das Schwerefeld des Mondes nicht mehr verlassen können und aufgrund von gravitativen Bahnstörungen durch Jupiter auf der Eisoberfläche Ganymeds aufschlagen.

Wasserozeane unter der Oberfläche von Jupiters großen Monden?

Mit JUICE wird eine detaillierte Erkundung des Jupitersystems, insbesondere seiner Eismonde Europa, Ganymed und Callisto möglich. Bisherige Daten und Modellrechnungen deuten darauf hin, dass sich unter den kalten Eisoberflächen Europas, Ganymeds und Callistos Wasserozeane von bis zu mehreren hundert Kilometern Mächtigkeit befinden. Das wären größere Wasserreservoire als die Ozeane der Erde zusammengenommen. Ein wichtiges Ziel von JUICE ist es, diese Ozeane nachzuweisen, ihre fundamentalen Eigenschaften wie Dichte und Salzgehalt zu bestimmen, sowie die dynamischen Vorgänge in den Ozeanen und in den darüberliegenden Eisschichten zu untersuchen. Letztere haben vielfältige Spuren auf den Eismonden, insbesondere auf Europa und Ganymed hinterlassen, was sie zu einzigartigen planetaren Objekten im Sonnensystem macht.

JUICE wird die Monde als mögliche habitable Objekte, also planetare Körper charakterisieren, die möglicherweise günstige Bedingungen für die Entwicklung von Leben aufweisen. Denn die mögliche Existenz von Wasser mit moderaten Temperaturen und möglicherweise Beimengungen von Salzen und Mineralen unter den kalten Eiskrusten macht es denkbar, dass sich Leben in diesen subkrustalen Wasserwelten entwickelt hat. Außerdem wird die Mission die komplexen Vorgänge in Jupiters Umgebung untersuchen und Jupiter als Archetyp für einen ‚Gasriesen‘ studieren. Jupiter ist mit einem Durchmesser von etwa 140.000 Kilometern der größte Planet im Sonnensystem. Zum Vergleich: Der Durchmesser unserer Erde beträgt knapp 13.000 Kilometer.

Ganymed: Einziger Mond im Sonnensystem mit eigenem Magnetfeld

Besonders im Fokus der Mission steht Ganymed, der größte Mond des Sonnensystems. Mit einem Durchmesser von über 5.000 Kilometern übertrifft er sogar den Planeten Merkur an Größe. Ganymed weist eine einzigartige geologische Vergangenheit auf, die durch aktive Phasen mit vielfältiger Tektonik und Kryovulkanismus – Eruptionen von Wasser und Eis – geprägt ist. Ganymed ist zudem der einzige Mond, der ein selbst erzeugtes magnetisches Dipolfeld aufweist. Ähnlich wie bei der Erde wird dieses Dipolfeld vermutlich durch Konvektionsströmungen in seinem flüssigen äußeren Eisenkern erzeugt. Neben dem eigenen Dipolfeld erzeugt Ganymed ein induziertes Magnetfeld als Reaktion auf die rotierende, zeitlich variable Magnetosphäre Jupiters. Diese induzierten Magnetfelder, die auch bei Europa und Callisto beobachtet wurden, sind ein starker Hinweis auf flüssige Ozeane unter den Eisschichten der Monde.

Neben Ganymed, der 2033/34 aus der Umlaufbahn eingehend erkundet wird, werden zahlreiche Vorbeiflüge an den Monden Europa (zwei Vorbeiflüge) und Callisto (21 Vorbeiflüge) unser Bild von den Eismonden Jupiters komplettieren. Dabei spielt bei Europa – der Trabant hat etwa die Größe des Erdmondes – neben der Frage nach flüssigem Wasser auch die Erforschung kryovulkanisch aktiver Regionen an der Oberfläche eine große Rolle.

Callistos Oberfläche ist ein Relikt aus der Frühphase des Sonnensystems und hauptsächlich durch Einschlagskrater geprägt. Über die innere Struktur Callistos, seine Entwicklung und seinen Grad der Differenzierung in einzelne Schichten wissen wir vergleichsweise wenig. Durch die Messungen von JUICE werden wir die Entwicklung dieser sehr unterschiedlichen, jeweils einzigartigen Welten besser verstehen und einschätzen können, ob habitable Bedingungen im Inneren der Monde über lange Zeiträume bestehen, die die Entwicklung von Leben ermöglicht haben könnten. JUICE wird allerdings die Existenz von Leben nicht nachweisen können. Dies wird, sofern zutreffend, zukünftigen Landemissionen vorbehalten sein.

Beiträge des DLR zur JUICE-Mission

Zur Untersuchung wurden zehn verschiedene Instrumente entwickelt, die zum Teil erstmals überhaupt auf einer Raumfahrtmission bei den Jupitermonden zum Einsatz kommen und völlig neue Datensätze liefern werden. Neben den Eismonden wird JUICE auch Jupiter selbst, das dünne Ringsystem, seine Magnetosphäre und die vielfältigen Wechselwirkungen der Magnetosphäre mit den Monden und dem Riesenplaneten untersuchen. Das Ringsystem Jupiters, die kleineren Monde und auch Io, der innerste der vier „Galileischen Monde“, werden per Fernerkundung mit Kameras und Spektrometern beobachtet.