Ο Δίας είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης που περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο. Για αυτό το λόγο η μελέτη του είναι απαραίτητη για την κατανόηση της προέλευσης, του σχηματισμού και της εξέλιξης του ηλιακού συστήματος. Δεδομένου ότι είναι ένας αέριος γίγαντας, δηλαδή ένα είδος αντικειμένου που αποτελεί την πλειονότητα των πλανητών που έχουν ανακαλυφθεί γύρω από άλλα άστρα, η μελέτη του μας βοηθά να καταλάβουμε πώς σχηματίζονται αυτοί οι πλανήτες, ποιοι μηχανισμοί δρουν στο εσωτερικό τους, πώς συντηρούν τα μαγνητικά τους πεδία και τι συνθήκες επικρατούν στις ατμόσφαιρές τους.
Αν και ο Δίας δεν μπορεί να κατοικηθεί, το εκτεταμένο σύστημα δορυφόρων που τον περιβάλλει περιλαμβάνει ουράνια σώματα με πολύ μεγάλο αστροφυσικό, γεωλογικό και βιολογικό ενδιαφέρον. Κάποιοι από αυτούς, όπως η Ευρώπη και ο Γανυμήδης, πιστεύεται ότι έχουν υπόγειους ωκεανούς νερού, των οποίων η μελέτη μπορεί να μας δώσει σημαντικές απαντήσεις σχετικά με τις συνθήκες που μπορεί να φιλοξενήσουν ζωή σε άλλα ουράνια σώματα. Για αυτό το λόγο, τα μελλοντικά σχέδια του ανθρώπου για το Δία περιλαμβάνουν δυο αποστολές, οι οποίες έχουν κυρίως σαν στόχο τους παγωμένους αυτούς κόσμους που περιφέρονται γύρω από τον πλανήτη.
Η εξερεύνηση του Δία
Η πρώτη διαστημική συσκευή που μελέτησε το Δία, το Pioneer 10, προσέγγισε τον πλανήτη το 1973, και μας έστειλε τις πρώτες κοντινές εικόνες του. Μερικά χρόνια αργότερακαλύτερες εικόνες και μετρήσεις μας παρείχαν τα Voyager 1 και 2. Οι δυο αποστολές, που πλέον βρίσκονται έξω από την επικράτεια του Ήλιου και είναι τα πρώτα ανθρώπινα δημιουργήματα που έχουν βγει στο μεσοαστρικό χώρο, πέρασαν το 1979 κοντά από τον αέριο γίγαντα. Με τη βοήθειά τους ανακαλύψαμε νέους δορυφόρους του πλανήτη και λάβαμε πολύτιμα στοιχεία σχετικά με την ατμόσφαιρα και το μαγνητικό του πεδίο. Επιπλέον, διαπιστώσαμε ότι και ο Δίας περιβάλλεται από δακτυλίους (όπως αργότερα μάθαμε και για τους υπόλοιπους αέριους γίγαντες του ηλιακού συστήματος, Ουρανό και Ποσειδώνα), οι οποίοι βέβαια δεν συγκρίνονται με το εντυπωσιακό σύστημα δακτυλίων του Κρόνου.
Ωστόσο, τόσο το Pioneer 10 όσο και τα Voyager δεν είχαν ως κύριο στόχο τη μελέτη του Δία. Η πρώτη τέτοια διαστημική αποστολή που τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη με σκοπό τη μελέτη του ήταν το Galileo, το οποίο έφτασε στον πλανήτη το 1995. Με τις παρατηρήσεις του ανακαλύφθηκαν ακόμα περισσότεροι νέοι δορυφόροι, και μελετήθηκαν εκτεταμένα οι τέσσερις μεγαλύτεροι δορυφόροι του Δία, ο Γανυμήδης, η Ευρώπη, η Καλλιστώ και η Ιώ. Αυτοί είναι γνωστοί και ως δορυφόροι του Γαλιλαίου, καθώς ανακαλύφθηκαν από τις παρατηρήσεις του Ιταλού μαθηματικού με το τηλεσκόπιο, το 1610. Με τις παρατηρήσεις της αποστολής Galileo ανακαλύφθηκε η ηφαιστειακή δραστηριότητα της Ιούς και διαπιστώθηκε η πιθανή ύπαρξη υπόγειων ωκεανών στο Γανυμήδη και την Ευρώπη. Η αποστολή μας παρείχε επίσης λεπτομερείς παρατηρήσεις του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη, της ατμόσφαιράς του καθώς επίσης και στοιχεία που αφορούν το εσωτερικό του.
Μετά το Galileo, χρειάστηκαν περισσότερα από είκοσι χρόνια για να φτάσει ένα νέο διαστημικό σκάφος στο Δία. Αφού ολοκλήρωσε ένα ταξίδι πέντε ετών, η αποστολή Juno μπήκε σε τροχιά γύρω από τον αέριο γίγαντα τον Ιούλιο του 2016. Τα όργανά απεικόνισης και επιτόπιων μετρήσεων που διαθέτει μας έχουν δώσει μέχρι στιγμής τις καλύτερες παρατηρήσεις και μετρήσεις από το περιβάλλον του. Το Juno μελετά τη σύσταση της ατμόσφαιρας και το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη, καθώς επίσης το ισχυρό μαγνητικό πεδίο και την εκτεταμένη μαγνητόσφαιρά του, την πιο ισχυρή στο ηλιακό σύστημα. Το Juno μας έχει δώσει μέχρι στιγμής τις πιο εντυπωσιακές εικόνες του πλανήτη, οι οποίες περιλαμβάνουν και τις πρώτες απεικονίσεις των πολικών περιοχών του, ενώ μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις της αποστολής ήταν ο εντοπισμός νερού στην ατμόσφαιρά του Δία.
Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις της αποστολής γνωρίζουμε πλέον περισσότερα για τα πολύπλοκα δυναμικά φαινόμενα της ατμόσφαιρας του Δία, την κυκλοφορία των αερίων που την αποτελούν και τα καιρικά φαινόμενα που προκαλούν. Πέρα από την ερυθρά κηλίδα του πλανήτη, μια τεράστια αντικυκλωνική καταιγίδα που εξελίσσεται τουλάχιστον τετρακόσια χρόνια τώρα, οι εικόνες των πολικών περιοχών του Δία μας έδειξαν ότι και εκεί εξελίσσονται συνεχώς πολύ ισχυροί κυκλώνες. Επιπλέον, το Juno μας παρέχει εδώ και περίπου εφτά χρόνια τις πιο λεπτομερείς μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου του Δία καθώς επίσης και στοιχεία για το πολικό σέλας που εμφανίζεται στον πλανήτη. Επιπλέον, με τις μετρήσεις του Juno διαπιστώθηκε ότι ο πυρήνας του Δία είναι μικρότερος και λιγότερο συμπαγής από ό,τι πιστεύαμε. Παράλληλα, παρά το γεγονός ότι πρόκειται για έναν τεράστιο αέριο πλανήτη, οι μετρήσεις του Juno ενώ μας έδειξαν ότι το εσωτερικό του και η ατμόσφαιρά του είναι περισσότερο διαχωρισμένα από ό,τι αναμενόταν. Τέλος, η ανακάλυψη νερού στην ατμόσφαιρα του πλανήτη έχει μεγάλη σημασία για την κατανόηση του σχηματισμού του ηλιακού συστήματος και της προέλευσης του νερού σε αυτό καθώς επίσης και για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής.
Η αποστολή JUICE και η μελέτη των δορυφόρων του Δία
Μετά τα πολύ ενδιαφέροντα ευρήματα σχετικά με τους παγωμένους δορυφόρους του Δία, οι μεγάλες διαστημικές υπηρεσίες έχουν προγραμματίσει εξειδικευμένες αποστολές για την περαιτέρω μελέτη τους.
Η αποστολή JUICE (The Jupiter Icy moons Explorer) της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (European Space Agency, ESA) εκτοξεύτηκε στις 14 Απριλίου 2023 και θα φτάσει στο Δία σε περίπου οχτώ χρόνια, δηλαδή το 2031. Στόχος της αποστολής είναι η μελέτη της μαγνητόσφαιρας και της ατμόσφαιρας του πλανήτη και, κυρίως, των τριών μεγάλων δορυφόρων του, Γανυμήδη, Ευρώπη και Καλλιστώ, των οποίων θα μελετήσει την εσωτερική τους δομή, τη σύσταση και τα γεωλογικά τους φαινόμενα. Πιο συγκεκριμένα, η αποστολή στοχεύει στην κατανόηση του συστήματος του Δία και των δορυφόρων του. Θα μελετήσει το σύνολο του συστήματος δορυφόρων του γίγαντα πλανήτη, συμπεριλαμβανομένων των ατμοσφαιρών τους και του τρόπου με τον οποίο αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό πεδίο του Δία.
Ο Γανυμήδης είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του ηλιακού συστήματος και είναι μεγαλύτερος από τον πλανήτη Ερμή. Με τις μέχρι στιγμής ενδείξεις πιστεύουμε ότι διαθέτει έναν υπόγειο ωκεανό, επομένως η εσωτερική του δομή, οι ιδιότητες του παγωμένου φλοιού του και τα γεωλογικά του φαινόμενα έχουν μεγάλο ενδιαφέρον για τις πλανητικές επιστήμες και τη βιολογία. Παρά τις διαφορές τους, αντίστοιχο ενδιαφέρον παρουσιάζουν η Ευρώπη και η Καλλιστώ επειδή πιστεύεται ότι επίσης διαθέτουν υπόγειους ωκεανούς. Καθώς οι δορυφόροι αυτοί βρίσκονται μέσα στη μαγνητόσφαιρα του Δία, η αποστολή JUICE θα μελετήσει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη με τις ατμόσφαιρες των δορυφόρων.
Για τη μελέτη του Δία και των δορυφόρων του το διαστημικό σκάφος περιλαμβάνει μια σειρά από όργανα απεικόνισης και επιτόπιων μετρήσεων. Πιο συγκεκριμένα, ένα σύστημα φωτογραφικών μηχανών θα μας παρέχει στερεοσκοπικές απεικονίσεις υψηλής ανάλυσης του Γανυμήδη και της Καλλιστώς. Ένα σύστημα απεικόνισης στο ορατό και το υπέρυθρο φως του Δία και των δορυφόρων του καθώς επίσης και ένας φασματογράφος υπεριώδους θα χρησιμοποιηθούν για την παρατήρηση των εξωτερικών μερών των ατμοσφαιρών και του πολικού σέλαος του Δία. Συστήματα ραντάρ και λέηζερ θα χαρτογραφήσουν τις επιφάνειες των παγωμένων δορυφόρων, ενώ συστήματα καταμέτρησης σωματιδίων θα επιτρέψουν τη μελέτη της σύστασης των ατμοσφαιρών και της μαγνητόσφαιρας του Δία. Τέλος, η αποστολή περιλαμβάνει και συσκευές μελέτης του βαρυτικού πεδίου του Δία και των ραδιοφωνικών εκπομπών του συστήματος των δορυφόρων του
Στην αντίπερα όχθη του Ατλαντικού ωκεανού, η NASA σχεδιάζει την αποστολή Europa Clipper, με στόχο το δορυφόρο Ευρώπη. Με τα μέχρι τώρα στοιχεία είμαστε βέβαιοι ότι η Ευρώπη διαθέτει έναν τεράστιο υπόγειο ωκεανό αλμυρού νερού, με όγκο νερού που ξεπερνά όλους τους γήινους ωκεανούς μαζί. Οι παλιρροϊκές δυνάμεις που δέχεται από τον Δία παρέχουν μια πηγή θερμότητας στον πλανήτη, η οποία σε συνδυασμό με τον τεράστιο όγκο νερού καθιστά τον πλανήτη σημαντικό στόχο για τη μελέτη πιθανής ύπαρξης ζωής εκτός της Γης. Το Europa Clipper θα εκτοξευτεί μέσα στο 2024 αλλά προγραμματίζεται να φτάσει στον προορισμό του ένα έτος νωρίτερα από το JUICE, επομένως αναμένουμε τις πρώτες του παρατηρήσεις το 2030.
Με τις αποστολές JUICE και Europa Clipper εν εξελίξει αναμένουμε ότι η δεκαετία του 2030 θα ξεκινήσει μια νέα εποχή στη μελέτη του ηλιακού συστήματος, με τον Δία και τους δορυφόρους του στο επίκεντρο.
Γιάννης Κοντογιάννης
Πηγές
https://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter_Icy_Moons_Explorer
https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html
Εικόνα 1 λεζάντα: Ο Δίας όπως φωτογραφήθηκε από το Voyager 1 και από την αποστολή Juno.
Εικόνα 2 λεζάντα: Εικόνα του Γανυμήδη, από το Juno (2021) και της Ευρώπης από το Galileo (1997)