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Die Wissenschaft, „interplanetar“ zu werden: Wie können Menschen auf Jupiters Monden leben?

Welchen Herausforderungen würden Menschen gegenüberstehen, um auf Jupiters Eismonden zu leben, und welche Entdeckungen würden sie erwarten?

Jupiters Galileische Monde. NASA/JPL/Ted Stryk

Willkommen zurück zu unserer laufenden „Interplanetary Series“. In unseren vorherigen Folgen haben wir uns angesehen, was es braucht, um davon zu leben.Quecksilber, Venus, die Mond, Mars, und die Haupt-Asteroidengürtel. Heute werfen wir einen Blick auf die größten Jupitermonde. Diese Satelliten, die auch als „Galiläer“ oder „jovianische Monde“ bekannt sind, üben seit langem eine Quelle der Faszination für Astronomen und Wissenschaftler aus.

seit dem Reisende 1 und 2 Sonden 1979 das Jupiter-System passierten, haben Wissenschaftler spekuliert, dass Europa unter seiner eisigen Oberfläche einen Ozean haben könnte. Seitdem sind Beweise dafür aufgetaucht, dass dasselbe für Ganymed, Callisto und viele andere Satelliten im Sonnensystem gelten könnte.

In allen Fällen wird die Theorie aufgestellt, dass die Gezeitenbewegung zu hydrothermaler Aktivität an der Kern-Mantel-Grenze führt. Dies ist ähnlich wie auf der Erde, wo geologische Aktivität zur Bildung hydrothermaler Quellen auf dem Meeresboden führt. Da Wissenschaftler glauben, dass dieseQuellen könnten dort sein, wo die frühesten Lebensformen der Erde entstanden sind, viele spekulieren auch, dass diese " Meereswelten" wie sie manchmal genannt werden könnte das Leben unterstützen.

Infolgedessen hoffen mehrere Weltraumagenturen, in naher Zukunft Missionen zum System zu schicken, um diese Monde zu untersuchen und nach möglichen Lebenszeichen zu suchen. Dazu gehören die der NASA. Europa ClipperMission und die der ESA Jupiter-Icy-Explorer JUICE-Missionen, die in den 2030er Jahren um Jupiter herum eintreffen werden.

Es gibt sogar Vorschläge für Erstellen dauerhafter Siedlungen besonders auf Jupiters größten Monden Europa, Ganymed und Callisto. Diese würden den Menschen Zugang zum Jupiter-System und seinen riesigen Ressourcen verschaffen und als Sprungbrett zu Saturn und dem äußeren Sonnensystem dienen.

Die damit verbundenen Herausforderungen sind monumental, man könnte sogar sagen „herkulisch“. Glücklicherweise enthält das Jupiter-System beträchtliche Ressourcen, enorme Möglichkeiten für Innovationen und immense Vorteile. Mit der richtigen Technologie und viel Einsatz kann es sogar seinmöglich, Siedlungen auf den Jupitermonden zu errichten.

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Quelle: NASA/JPL/DLR

Eines Tages könnten interplanetare Touristen Nachrichten wie diese hören:

"Willkommen im Jovian-System! Wir hoffen, dass Sie Ihre Zeit an Bord der Dyauspitar-Station genossen und sich vollständig an die lokale Schwerkraft angepasst haben. Wenn Sie irgendwelche Symptome der 'Schwerkraftkrankheit' verspüren, verwenden Sie einfach die Jovis-App, die Sie kostenlos herunterladen könnenauf Ihre persönlichen Geräte. Tippen Sie einfach auf das Symbol, und ein medizinisches Team wird im Handumdrehen da sein, um Ihnen zu helfen. "

"Diejenigen, die nach Callisto reisen, sind eingeladen, eine Tour durch die Großen Krater zu machen! Unsere Oberflächen-Crawler entführen Sie auf die dunkle Seite des Mondes, wo Sie die Kuppeln von Adlinda, Asgard, Utgard und Valhalla sehen können! DieDie Lichter der Stadt sind wunderschön. Aber noch beeindruckender ist Jupiters großer roter Fleck, der auftauchen wird!"

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"Diejenigen, die für Europa bestimmt sind, werden eingeladen, an einer gecharterten Tour durch die teilzunehmen Minoische, Rhadamantheische und Äozische Meere. Diese Stationen befinden sich innerhalb der Eisdecke und bieten Beobachtungsmöglichkeiten für europäische Haie, Rochen und andere einheimische Lebensformen. Wir erinnern alle unsere Gäste daran, dass private Touren, insbesondere in die Tiefsee, strengstens verboten sind.

"Diejenigen, die für Ganymed erwartet Sie ein wahrer Leckerbissen! Machen Sie eine langsame Straßenbahnfahrt nach Enki Catena und erleben Sie die galiläischen Polarlichter aus erster Hand! Unsere Crawler sind mit den luxuriösesten Unterkünften ausgestattet, darunter Kingsize-Aussichtsbetten und Kristalldachportale. Laylehnen Sie sich zurück und kuscheln Sie sich, während Sie den klarsten und ungehinderten Blick auf die galiläischen Lichter genießen!"

"Wir erinnern alle Gäste daran, dass planetare Schutzmaßnahmen vorhanden sind, um sicherzustellen, dass die lokale Biosphäre nicht kontaminiert wird. Bioscans sind an allen Anlaufhäfen obligatorisch und der Transfer von Flora oder Fauna zwischen Lebensräumen ist gesetzlich strafbar. Und stellen Sie sicher, dass Sie dies tunÜberprüfen Sie regelmäßig Ihr Dosimeter."

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Die Galiläer

Jupiters größte Monde – Io, Europa, Ganymed und Callisto – werden zu Ehren von Galileo Galilee der sie 1610 mit einem Teleskop seines eigenen Entwurfs entdeckte gemeinsam als „Galiläer“ bezeichnet. Während Galileo zunächst versuchte, einen Namen zu findensie zu Ehren seiner Gönner, der Haus der Medici in Florenz nahmen sie schließlich ihre Namen aus der griechischen Mythologie nach Liebhabern des Zeus Jupiter im römischen Pantheon.

Im Gegensatz zu den vielen anderen Satelliten des Jupiter waren dies die einzigen vier, die massiv genug waren, um ein hydrostatisches Gleichgewicht zu erreichen kugelförmig zu werden. Sie bestehen größtenteils aus Eis, flüchtigen Stoffen, Silikatmineralien und Metallen – unterschieden zwischen einer Kruste, einem flüssigen Mantel und aKern aus Gestein und Metall. Ihre Dichte und die Strahlung, der sie ausgesetzt sind, nehmen mit der Entfernung ihrer Umlaufbahn ab.

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Der innerste dieser Monde, Io, misst 2263 Meilen im Durchmesser etwas größer als der Mond und ist nach der Priesterin der Hera in der griechischen Mythologie benannt. Im Gegensatz zu den meisten Satelliten im äußeren Sonnensystem besteht Io hauptsächlich aus Silikatgestein undMetall und hat die höchste Dichte aller bekannten Satelliten.

Quelle: NASA

Modelle des Inneren von Io weisen darauf hin, dass es zwischen einer silikatreichen Kruste und einem Mantel, einem geschmolzenen Inneren und einem festen Kern, der reich an Eisen oder Eisensulfid ist, unterschieden wird. Io hat die geringste Menge an Wasser von allen bekannten Körpern imSonnensystem, obwohl kleine Taschen aus Wassereis oder hydratisierten Mineralien vorläufig identifiziert wurden.

Io ist eines der geologisch aktivsten Objekte im Sonnensystem, mit über 400 aktiven Vulkanen und mehr als 100 Bergen einige höher als der Mount Everest und Lavafahnen, die bis zu 300 Meilen in den Weltraum reichen. Iohat eine sehr dünne Atmosphäre aus vulkanischen Gasen wie Schwefeldioxid SO2, Schwefelmonoxid SO, Natriumchlorid NaCl, Schwefel und Sauerstoff.

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Ioerlebt Polarlichter als Ergebnis geladener Teilchen aus Jupiters Magnetosphäre, die mit seiner Atmosphäre interagieren. Diese Polarlichter sind in der Nähe des Äquators von Io am hellsten, da kein intrinsisches Magnetfeld vorhanden ist, das dazu führt, dass Elektronen, die von Jupiter kommen, direkt auf seine Atmosphäre treffen.

Als nächstes kommt Europa, das nach einer phönizischen Adligen und der Tochter des Königs von Tyros benannt wurde, der später eine Geliebte von Zeus und der Königin von Kreta wurde. Mit einem Durchmesser von etwa 1.940 Meilen und einer Masse von 10,58 × 1022 kg, Europa ist etwas kleiner als der Erdmond und 65 % so massiv.

Europa ist deutlich weniger dicht als alle anderen galiläischen Monde, was darauf hindeutet, dass seine Zusammensetzung ähnlich der der meisten Monde im äußeren Sonnensystem ist – dh zwischen einem Gesteinsinneren aus Silikatgestein und einem möglichen Eisenkern unterschieden wird. DarüberDas felsige Innere ist eine Wassereisschicht, die auf etwa 62 Meilen dick geschätzt wird.

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Diese Schicht unterscheidet sich wahrscheinlich zwischen einer gefrorenen oberen Kruste und einem wärmeren flüssigen Ozean darunter. Falls vorhanden, ist dieser Ozean wahrscheinlich salzig, enthält organische Moleküle und wird möglicherweise durch Europas geologisch aktiven Kern mit Sauerstoff angereichert und erhitzt. Das Vorhandensein dieses flüssigen Wassersinnere und geologische Aktivität wird durch Hinweise auf kryovulkanische Aktivitätsoberflächenfahnen gestützt.

Die markanten Markierungen kreuz und quer durch Europa genannt Linien sind ein weiteres wichtiges Feature.Es wird angenommen, dass dies wärmere Eisschichten sind, die durch eine Reihe von Eruptionen geologischer Aktivität an die Oberfläche freigelegt wurden.Dies ähnelt dem, was in den ozeanischen Rücken der Erde stattfindet, wo die Konvektion Material aus dem Inneren dazu zwingt, an die Oberfläche zu wandern und umgekehrt.

Europa hat eine schwache Atmosphäre, die hauptsächlich aus molekularem Sauerstoff O besteht2, Wasserdampf und Spuren von Natrium.Diese Atmosphäre ist das Produkt der Radiolyse, bei der UV-Strahlung von der Sonne und geladene Teilchen von Jupiters Magnetosphäre bewirken, dass Eis sublimiert und chemisch von Wasserstoff- und Sauerstoffgas getrennt wird.

Da der Wasserstoff sehr leicht ist, geht er größtenteils an den Weltraum verloren, während der Sauerstoff weitgehend erhalten bleibt. Da die Oberfläche mit dem unterirdischen Ozean interagieren kann, kann dieser molekulare Sauerstoff in den Ozean gelangen, wo er bei biologischen Prozessen helfen könnte.

Diese „neutrale Wolke“ wurde sowohl von der Kassini und Galileo und hat einen größeren Inhalt Anzahl von Atomen und Molekülen als die neutrale Wolke, die Jupiters inneren Mond Io umgibt. Modelle sagen voraus, dass fast jedes Atom oder Molekül in Europas Torus schließlich ionisiert wird und somit eine potenzielle Quelle für Jupiters magnetosphärisches Plasma darstellt.

Als nächstes kommt Ganymed, genannt nach dem kleinen Jungen, der von Zeus als Adler verkleidet zum Olymp getragen wurde und zum Mundschenk der olympischen Götter wurde. Mit einem Durchmesser von etwa 3275 Meilen, Ganymed ist der größte Mond im Sonnensystem, sogar größer als der Planet Merkur obwohl er nur halb so massiv ist und der einzige Satellit, von dem bekannt ist, dass er ein Magnetfeld hat.

Aufgrund seiner Größe und Dichte wird angenommen, dass Ganymed zu gleichen Teilen aus Wassereis und Silikatgestein besteht. Seine Struktur unterscheidet sich vollständig zwischen einem festen inneren Kern aus Eisen, einem äußeren Kern aus flüssigem Eisen / Eisensulfid und einem Silikatmantel, und eine sphärische äußere Eishülle. Der überzeugendste Beweis für die Existenz eines flüssigen, eisennickelreichen Kerns ist Ganymeds intrinsisches Magnetfeld.

Wissenschaftler glauben auch, dass Ganymed einen tiefen Ozean hat, der zwischen zwei Eisschichten eingebettet ist – eine Schicht zwischen dem Ozeankern und einer Oberflächenschicht darüber. Das Vorhandensein dieses Ozeans wurde durch Messungen von Orbitern und durch Studien darüber bestätigt, wie GanymedAurora verhält. Diese weisen darauf hin, dass die Polarlichter von Ganymed durch das Magnetfeld des Mondes beeinflusst werden, das wiederum durch das Vorhandensein eines großen Salzwasserozeans unter der Oberfläche beeinflusst wird.

Ähnlich wie bei Europa ist Ganymeds Oberfläche ziemlich glatt und besteht aus Merkmalen, die auf geologische Aktivität und regelmäßigen Austausch zwischen dem Inneren und der Oberfläche hindeuten. Zum Beispiel hat es ein gerilltes Gelände, das dem Kryovulkanismus und Gezeitenbewegungen zugeschrieben wird, die das Innere erhitzten und belastetendas Oberflächeneis, was zu Rissen, Gräben und Verwerfungen führte, die zu seinen helleren und dunkleren Oberflächenflecken führten.

Der äußerste Mond, Callisto, ist nach der Nymphe benannt, die mit Artemis, der Göttin der Jagd im griechischen Pantheon, in Verbindung gebracht wurde. Mit einem Durchmesser von rund 3.000 Meilen ist Callisto der drittgrößte Satellit im Sonnensystem und etwa 99% so groß wie Quecksilber, aber aufgrund seiner gemischten Zusammensetzung hat es weniger als ein Drittel der Masse von Quecksilber.

Im Gegensatz zu den anderen Galiläern bedeutet die weit entfernte Umlaufbahn von Callisto, dass es nie viel Gezeitenerwärmung erfahren hat, die einen tiefgreifenden Einfluss auf seine innere Struktur und Entwicklung hatte. Seine durchschnittliche Dichte deutet auf eine Zusammensetzung aus etwa gleichen Teilen Gesteinsmaterial hinund Wassereis, mit einigen zusätzlichen flüchtigen Eissorten wie Ammoniak.

Quelle: NASA

Es wird angenommen, dass diese teilweise zwischen einer eisigen Lithosphäre, einem salzigen Ozean, einem Inneren aus komprimierten Felsen und Eis und einem kleinen Silikatkern unterschieden werden. Von der Oberfläche erhaltene Spektren zeigen, dass es aus kleinen, hellen Flecken aus reinem Wassereis besteht, vermischt mit Flecken einer Fels-Eis-Mischung und ausgedehnten dunklen Bereichen aus einem Nicht-Eis-Material.

Besteht aus Magnesium- und eisenhaltigen Silikaten, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, möglicherweise Ammoniak und verschiedenen organischen Verbindungen. Das Vorhandensein von Ammoniak einem Frostschutzmittel und radioaktiven Elementen bedeutet, dass Callisto einen inneren Ozean haben könnte. ZusätzlichZu den Beweisen für diesen Ozean gehört das Magnetfeld von Jupiter, das keine Anzeichen dafür aufweist, dass es Callistos Oberfläche durchdringt.

Seine Entfernung von Jupiter bedeutet auch, dass die geladenen Teilchen aus Jupiters Magnetosphäre einen sehr geringen Einfluss auf seine Oberfläche hatten. Im Vergleich zu den anderen Galiläern ist die Oberfläche von Callisto von alten Kratern durchzogen, wobei neuere über älteren entstanden sind. AußerdemEinschlagskrater und die damit verbundenen Strukturen sind die einzigen großen Merkmale auf der Oberfläche.

Die größten Impaktmerkmale auf der Oberfläche von Callisto sind Multi-Ring-Becken, die wahrscheinlich durch konzentrische Brüche nach dem Impakt entstanden sind. Die größten davon sind Walhalla und Asgard, deren zentrale, helle Regionen einen Durchmesser von 370 bzw. 1000 Meilen haben und Ringe haben, die sich weiter nach außen erstrecken.

Reichhaltige Ressourcen

In seinem Buch Leerzeichen betreten, Robert Zubrin beschrieb, wie das äußere Sonnensystem eines Tages zum "Persischen Golf" des Sonnensystems werden könnte. Insbesondere verweist Zubrin auf die Fülle von Deuterium H2 und Helium-3 He3 in den Atmosphären von Gasriesen wie Jupiter und Saturn.Diese könnten als Treibstoff in fortschrittlichen Fusionstriebwerken verwendet werden.

Jupiters Magnetfeld und atmosphärische Turbulenzen würden es schwierig machen, Helium-3 direkt aus seiner Atmosphäre zu gewinnen. Plattformen, die in einer Umlaufbahn um den Planeten gebaut werden, könnten jedoch Operationen erleichtern, bei denen gehärtete Roboter-Raumfahrzeuge "Fallschirmspringer" vielleicht? in die Atmosphäre stürzenWasserstoff und Helium schöpfen.

Diese Plattformen könnten mit Einrichtungen ausgestattet werden, um die Raumfahrzeuge herzustellen und sie zwischen den Läufen zu warten. Sie könnten auch als Raffinerie- und Betankungsstationen dienen, wo das Gas in H umgewandelt würde.2 und er3 Treibstoff und zur Verfügung gestellt für Raumfahrzeuge, die zum und vom Jupitersystem fliegen oder tiefer in das Sonnensystem vordringen.

Das jovianische System umfasst auch unzählige kleinere Monde und Asteroiden, die reich an Metallen, flüchtigen Stoffen Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak, Silikatmineralien und organischen Molekülen sind„Griechisches“ Lager die im Sun-Jupiter L4 Punkt und benannt nach griechischen Helden des Trojanischen Krieges und das „Trojanische“ Lager die im nachlaufenden L5 Punkt und benannt nach trojanischen Helden.

Quelle: ITER

Basierend auf ihrer Spektroskopie scheinen die meisten Jupiter-Trojaner Asteroiden vom D-Typ zu sein, ähnlich denen, die in den äußeren Regionen des Haupt-Asteroidengürtels gefunden werden. Es wird angenommen, dass diese Asteroiden aus einer äußeren Schicht aus organischem Material bestehenSilikate, wasserfreie Silikate und Kohlenstoff, die ein Inneres aus Wassereis umgeben.

Eine kleinere Anzahl wird als Asteroiden vom C-Typ oder P-Typ klassifiziert, von denen angenommen wird, dass letztere in ihrer Zusammensetzung dem D-Typ ähneln, aber seltener sind. Asteroiden vom C-Typ sind der häufigste Typ im Sonnensystemund bestehen aus Wasserstoff, Helium, hydratisierten Mineralien und anderen flüchtigen Stoffen.

Insgesamt befinden sich 80 Trabanten im Orbit des Jupiter, die sich in reguläre und irreguläre Gruppen aufteilen. Die reguläre Gruppe wird in die inneren Trabanten alias Amalthea-Gruppe und die Hauptgruppe Galiläer unterteilt. Die frühere Umlaufbahnsehr nahe bei Jupiter, haben sehr kurze Umlaufzeiten und es wird angenommen, dass sie in ihrer Zusammensetzung den Galiläern und Trojanern ähnlich sind reichlich Wassereis, flüchtige Stoffe, Silikatmineralien und Metalle.

Die unregelmäßigen Satelliten sind wesentlich kleinere Objekte mit weiter entfernten und exzentrischen Umlaufbahnen und werden in solche mit prograden und retrograden Umlaufbahnen unterteilt. Es wird angenommen, dass diese Satelliten teilweise Kollisionsfamilien sind, die entstanden, als größere Mutterkörper von Asteroiden zerschmettert wurden, die von Jupiters Gravitation eingefangen wurdenBasierend auf ihren Spektren scheinen diese Satelliten eine Mischung aus Körpern vom C-Typ, S-Typ und D-Typ zu sein.

Der Überfluss an Wassereis, insbesondere in Europa, Ganymed und Callisto, könnte auch von den örtlichen Siedlern für alles genutzt werden, von Trinken und Bewässerung bis hin zur Herstellung von Sauerstoff und Treibstoff. Dies könnte auch den Bau von Treibstoffdepots in denJupiter-System, das von Raumfahrzeugen genutzt werden würde, die zum und vom äußeren Sonnensystem kommen.

Herausforderungen & Gefahren

Aber natürlich bringt die Etablierung einer menschlichen Präsenz um Jupiter auch Gefahren mit sich, und sie sind ziemlich monumental!

Die offensichtlichste Herausforderung, wenn es darum geht, menschliche Außenposten im Jupiter-System zu errichten, ist die Zeit, die selbst für eine einfache Reise benötigt würde. Im Laufe der Zeit variieren Jupiter und Erde erheblich in ihrer Entfernung voneinander, ausgehend von 365Millionen Meilen am nächsten bis 601 Millionen Meilen am weitesten voneinander entfernt.

Diese Situation ähnelt dem Reisen zwischen Erde und Mars, wo Startfenster nur alle 26 Monate auftreten, wenn sich die beiden Planeten in ihrer Umlaufbahn am nächsten befinden bekannt als „Opposition“. Während dieser Fenster aEine Einwegmission wird immer noch sechs bis neun Monate dauern, um dorthin zu gelangen. Im Fall von Jupiter sind Startfenster etwas häufiger und treten alle 398,9 Tage auf - ungefähr ein Jahr und einen Monat.

Quelle: NASA

Allerdings würde es zehnmal so lange dauern, mit der derzeitigen Antriebstechnologie zum Jupiter zu gelangen – zwischen 5 und 7,5 Jahren! Wieder einmal hat Zubrin diese Herausforderung in seinem Buch anerkannt, Leerzeichen betreten:

„Denn während die ballistischen interplanetaren Flugbahnen, die durch chemische oder nuklearthermische Antriebe ermöglicht werden, für die menschliche Erforschung des inneren Sonnensystems und unbemannte Sonden darüber hinaus ausreichend sind, wird etwas viel schnelleres benötigt, um den interplanetaren Handel aufrechtzuerhalten, der die Gasriesen umfasst."

Die Idee von Atomraketen wurde erstmals während des Weltraumrennens vorgeschlagen, und die Forschungsbemühungen trugen Früchte in Form des " Nuklearmotor für Raketenfahrzeuganwendung" NERVA-Konzept. Derzeit revitalisiert die NASA die Idee in Form von Anwendungen für nuklearelektrische und nuklearthermische Antriebe NEP/NTP.

Die NASA schätzt jedoch, dass ein solches Antriebssystem die Transitzeiten zwischen Erde und Mars auf 100 Tage. Für Jupiter würde ein einziger Transit 1000 Tage 2,74 Jahre dauern, was immer noch eine sehr lange Zeit für Besatzungen ist, um im Weltraum zu bleiben und das ist nur eine Möglichkeit - sie müssten immer noch nach Hause kommen. Raumschiff bestimmtdenn Jupiter bräuchte also reichlich Nachschub, bioregenerative Lebenserhaltungssysteme, fortgeschritten Abfallverwertungs-/Entsorgungsmethodes, und Methoden zur Minderung der Gefahren von Strahlung und Mikrogravitation.

Von den galiläischen Monden sind die äußersten drei dafür bekannt, dass sie vorläufige Atmosphären haben, die hauptsächlich aus molekularem Sauerstoff O bestehen.2, etwas Wasserdampf und Spuren von Natrium.Wie bereits erwähnt, ist dies das Ergebnis der UV-Strahlung der Sonne und geladener Teilchen aus Jupiters Magnetosphäre, die mit Oberflächeneis interagieren, um Wasserdampf zu erzeugen, der dann in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird.

Dieser Prozess ist als Radiolyse bekannt und führt dazu, dass der Wasserstoff, der sehr leicht ist, an den Weltraum verloren geht, während der schwerere molekulare Sauerstoff zurückgehalten wird. Callisto zeigt auch Anzeichen dafür, dass Spuren von Kohlendioxid CO2 in seiner Atmosphäre vorhanden sind, während Io dies hateine sehr dünne Atmosphäre aus vulkanischen Gasen - SO2, SO, NaCl, S und O.

Leider ist keine dieser Atmosphären dicht genug, um Wärme zu speichern oder für Erdlebewesen atmungsaktiv zu sein. Basierend auf mehreren Beobachtungen wird der Oberflächendruck der Atmosphären der galiläischen Monde auf weniger als ein Nanopascal geschätzt μPa - ein Billionstel des atmosphärischen Drucks der Erde 101.325 Pa.

Eine weitere große Gefahr ist die intensive Strahlung, der die galiläischen Monde ausgesetzt sind. Zusätzlich zu den üblichen Bedrohungen durch kosmische und Sonnenstrahlung gibt es Jupiters starkes Magnetfeld, das die Monde mit geladenen Teilchen bombardiert. Für Astronauten und SiedlerEine längere Exposition gegenüber dieser Strahlung kann zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen.

Als innerster Mond liegt Io tief im Magnetfeld des Jupiters und ist durchschnittlich 36 Sievert Sv pro Tag oder 13.140 Sv/Jahr ausgesetzt. Besser ist die Situation für Europa, das 5,4 Sievert pro Tag erhält1.971 Sv/Jahr; während Ganymed und Callisto durchschnittlich 0,08 und 0,0001 Sv/Tag 29,2 und 0,0365 Sv/Jahr ausgesetzt sind.

Quelle: NASA

laut Nationaler Rat für Strahlenschutz und -messungen NCRP Menschen, die in Industrienationen leben, sind durchschnittlich 6,2 Millisievert 620 Millirem pro Jahr ausgesetzt. Um ihre Gesundheit und Sicherheit zu gewährleisten, hat die NASA eine Obergrenze von 50 mSv/Jahr 50 rem/Jahr festgelegt.für Astronauten, die an Bord der International Space Station ISS und anderen Missionen im Low Earth Orbit LEO operieren.

Dies bedeutet, dass von den galiläischen Monden nur Callisto die Strahlungsanforderungen für die Gesundheit und Sicherheit der Astronauten erfüllt, während Ganymed an zweiter Stelle steht. Unglücklicherweise, wie Robert Zubrin in Entering Space feststellte, stellen Strahlung aus kosmischen Quellen und Jupiters Magnetschweif immer noch ein Problem darBedrohung:

"Es gäbe immer noch die normalen Dosen der kosmischen Strahlung von etwa 0,14 rem/Tag. Auch wenn die Dosen von Jupiters Gürteln unter normalen Umständen vernachlässigbar wären, wären sie viel höher, wenn die Satelliten gelegentlich durch Jupiters enormen Magnetschweif fliegen, dererstreckt sich vom Jupiter über hunderte Millionen Kilometer gegen die Sonne. Vermutlich konnten sich die Menschen bei diesen Vorkommnissen jedoch unterirdisch verstecken."

Dieselbe Strategie könnte für Europa angewendet werden, aber auf weit strengere Weise. Auf diesem Mond müssen Lebensräume das Oberflächeneis zum Schutz nutzen. Darüber hinaus müssen Strategien entwickelt werden, um die Gesundheit und Sicherheit von zu gewährleistenjeder, der auf oder innerhalb des Oberflächeneises lebt.

Ein weiteres wichtiges Problem für das Jupiter-System ist die geringe Schwerkraft. Auf den galiläischen Monden reicht die Oberflächengravitation von einem Tief von 12,6 % der Erdnormalen 0,126g für Callisto auf 18,3 % 0,183 g für Io.Langfristige Exposition gegenüber geringer Schwerkraft führt wahrscheinlich zu Muskelatrophie, Knochendichteverlust, verminderter Organfunktion sowie psychologischen und kognitiven Problemen.

Nun ... das ist eine ziemlich lange Liste von Herausforderungen und Gefahren, nicht wahr? Aber mit der richtigen Technologie und den richtigen Strategien könnten sich Menschen im Jupiter-System tatsächlich ein Leben aufbauen.

Lösungen zum Wohnen

Seit die Voyager-Sonden das Jupiter-System passierten, wurden mehrere Vorschläge für bemannte Missionen zu den Jupitermonden und sogar für die Errichtung von Siedlungen gemacht. Jede dieser Studien befasste sich mit den oben genannten Herausforderungen und schlug einige gemeinsame Lösungen vor. Zum Beispiel, um nach und zu gelangenaus dem Jupiter-System erfordern fortschrittlichere Antriebs- und Lebenserhaltungssysteme.

Quelle: NASA

Eine gemeinsame Studie von 2003 der NASA und der Ohio Aerospace Institute OAI, betitelt " Revolutionäre Konzepte für die Erforschung des äußeren Planeten durch Menschen" HOPE schlug eine 5-jährige bemannte Mission nach Callisto vor, die in den 2040er Jahren beginnen sollte. Das Raumschiff, das die Besatzung transportieren würde, wäre ausgestattet mit Kernelektrischer Antrieb NEP und ein rotierender Abschnitt zur Simulation der Schwerkraft.

Nuclear-Thermal Propulsion NTP ist ein weiteres Konzept, das die NASA für Weltraummissionen in Betracht zieht. Wie bereits erwähnt, haben diese das Potenzial, die Transitzeiten auf 1000 Tage zu verkürzen, was immer noch beträchtlich ist. Dies könnte jedoch seinmachbar mit der richtigen Art von bioregenerativen Lebenserhaltungssystemen.

Insbesondere ein rotierendes Weltraummodul ähnlich dem der NASA Nicht atmosphärischer universeller Transport, der für langwierige Erkundungen in den Vereinigten Staaten vorgesehen ist, Nautilus-X, das Konzept könnte die Auswirkungen der Mikrogravitation während des Transits bekämpfen. Bei der Ankunft könnte es als Raumstation vorübergehend oder dauerhaft umfunktioniert werden, die Siedler nutzen könnten, um eine kleine „Schwerkrafttherapie“ zu erhalten.

Ein Bericht der gemeinnützigen Lifeboat Foundation weist darauf hin, dass die Jupitermonde bevorzugte Ziele sind. jenseits von Mond und Mars weil ihre Oberflächengravitation mit der des Mondes vergleichbar ist 0,165 g.Die Schaffung größerer Windradstationen im gesamten Jupiter-System, die 1 simulieren würdeng würde eine langfristige Lösung für die Auswirkungen der geringen Schwerkraft bieten.

In der Zwischenzeit konnten Lebensräume in Callistos vielen Kratern gebaut werden, die in großen Kuppeln eingeschlossen werden konnten. Innerhalb dieser Kuppeln, ganz Ökosysteme könnten konstruiert werden indem eine Schicht aus pulverisiertem Regolith von nahe gelegenen Gesteinskörpern geerntet auf das Oberflächeneis gelegt und dann organische Moleküle und Wasser hinzugefügt werden, um Erde zu erzeugen.

Im Laufe der Zeit konnten Pflanzen und Tiere importiert werden, um eine autarkes Ökosystem das würde Wasser und Luft auffüllen und regelmäßige Nahrungsquellen bieten. Auf Europa und Ganymed haben mehrere Studien gezeigt, dass Lebensräume darin gebaut werden könnten "Lufteinschlüsse" in der Eisdecke, um eine natürliche Abschirmung gegen Strahlung zu bieten.

Laut Reiches Terril, der stellvertretende Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA, 6 Fuß 2 Meter Eis auf Europa wären dafür ausreichend. NASA JPL Astrobiologe Steve Vance weist ferner darauf hin, dass die Vorderseite von Europa die vom Jupiter abgewandt ist der beste Standort für eine Basis ist, da dort die Strahlenbelastung geringer ist.

Während eine Besiedlung auf Io nicht ratsam wäre, könnte der Reichtum des Mondes an geschmolzenen Metallen und Vulkanen eine enorme Energiequelle für das Jupiter-System darstellen. Inzwischen sind Europa, Ganymed und Callisto reich an wasserflüchtigen und organischen ElementenMoleküle. Diese könnten verwendet werden, um alles herzustellen, von Sauerstoff und Trinkwasser bis hin zu Düngemitteln und Treibmitteln.

Quelle: NASA/JPL-Caltech

Das starke Gravitations- und Magnetfeld von Jupiter könnte auch als Energiequelle genutzt werden. Io, Europa und Ganymed erfahren alle Gezeitenbewegungen in ihrem Inneren, ein Prozess, der zu hydrothermaler Aktivität an der Kern-Mantel-Grenze führt. Auf der Erde diese Aktivitätist der Grund für hydrothermale Ereignisse auf dem Meeresboden.

Turbinen, die um diese Öffnungen herum platziert werden, könnten das fließende Wasser zur Stromerzeugung nutzen und möglicherweise auch die Wärme und chemische Energie absorbieren. Eine abenteuerlichere Möglichkeit wäre, piezoelektrische Geräte im Inneren der Monde zu positionieren, um die Gezeitenbewegung in Elektrizität umzuwandeln.Dies würde den Zugang zu den Kernregionen erfordern, was äußerst schwierig wäre.

Eine andere Methode wäre, Satelliten mit starken Elektromagneten im Weltraum zu platzieren. Wenn sie durch das Magnetfeld des Jupiter driften, würden sie Energie extrahieren, die mit Mikrowellenlasern in Lebensräume gestrahlt werden könnte. Im Laufe der Zeit würden die Satelliten aufgrund dieser Wechselwirkungen an Schwung verlieren,ihre Umlaufbahnen würden zerfallen und sie würden in Jupiters Atmosphäre verglühen.

Ethische Überlegungen

Aber wie bei allen Plänen für interplanetare Erforschung und Besiedlung stellt sich die Frage nach indigenem Leben. Für Europa haben Wissenschaftler lange vermutet, dass die Kombination aus inneren Ozeanen, hydrothermaler Aktivität und Meeresbodennischen Leben ermöglichen könnte. Ähnliche Überlegungen haben dies getanwurde für Ganymed und Callisto gemacht, obwohl Europa der wahrscheinlichste Kandidat zu sein scheint.

Wenn es Leben in den inneren Ozeanen Europas gibt, könnte jedes Eindringen von Menschen- oder Robotermissionen die europäische Biosphäre kontaminieren und einen vollständigen Zusammenbruch verursachen. Dies ist ähnlich wie Vorschläge für eine langfristige menschliche Besiedlung und Terraforming auf dem Mars. Kurz gesagt, Änderungen andie Umwelt wird unweigerlich die Zerstörung lokaler Lebensformen bedrohen.

Man sollte jedoch nicht schlussfolgern, dass die Anwesenheit indigenen Lebens bedeutet, dass keine menschlichen Lebensräume möglich sind. Letztendlich hängt die Etablierung einer menschlichen Präsenz im Weltraum von Strategien ab, die es uns ermöglichen, nachhaltig abseits der Erde zu leben. StringentPlanetenschutzmaßnahmen, die uns daran hindern, lokale Biosphären zu kontaminieren, stehen im Einklang mit diesem Ziel und könnten sogar komplementär sein.

In einigen Jahrhunderten könnte die menschliche Rasse sehr wohl zu einer interplanetaren Spezies werden, mit Siedlungen, die sich von den Polen des Merkur über die Frostlinie bis zum Kuipergürtel erstrecken. Während die Erde immer die kulturelle, spirituelle und angestammte Heimat der Menschheit sein wird, werden die vielen Aktivitäten, die unsere Zivilisation vorantreiben, über das ganze Sonnensystem verteilt sein.

Das Jupiter-System mit seinen reichlich vorhandenen Ressourcen, vielen Monden und Forschungsmöglichkeiten könnte zu einem wichtigen wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Zentrum werden. Unter den galiläischen Monden könnten Innovationsinkubatoren eingerichtet werden, in denen Forscher neue Methoden zur Stromerzeugung testen und entwickelnMagnet- und Gravitationsfelder.

Quelle: Kelvinsong/Wikimedia Commons

Die Natur dieser Ozeanwelten bietet auch Möglichkeiten für innovative Lebenslösungen. Je nach Standort könnten Lebensräume in Oberflächenkratern oder innerhalb der Eisschilde gebaut werden. Aber in allen Fällen müssen sie Schutz vor den Elementen bieten und könnenalle notwendigen Annehmlichkeiten, damit sich die Menschen mit der Oberfläche verbunden fühlen.

Wie bei anderen Zielen im Sonnensystem, wo die Strahlungsumgebung hoch ist und die lokale Schwerkraft einen Bruchteil der Erdanziehungskraft beträgt, wird die Schaffung langfristiger Lebensräume auch die medizinische Forschung ermöglichen. Pflanzen, Tiere und Menschen in diesen Siedlungen werden benötigtsich regelmäßigen medizinischen Tests zu unterziehen, um die langfristigen Auswirkungen der Exposition gegenüber beiden zu bestimmen.

Während rotierende Raumstationen unerlässlich sein werden, um die Auswirkungen der niedrigen Schwerkraft zu bekämpfen, könnten die Bewohner freiwillig jahrelang im Rahmen von Forschungsexperimenten in Low-G leben - ähnlich wie bei der NASAZwillingsstudie. Die daraus abgeleiteten medizinischen Behandlungen könnten zukünftige Missionen an den Rand des Sonnensystems und in den interstellaren Raum einfließen lassen.

Wie bei anderen Zielen im Sonnensystem würde das Vorhandensein von Infrastruktur in diesen Systemen als Sprungbrett dienen. Mit allem, von Lebensräumen und Treibstoffdepots auf und in der Umlaufbahn den galiläischen Monden, Missionen zu und von denDas äußere Sonnensystem hätte eine Basis, um anzuhalten, Vorräte aufzunehmen, sich auszuruhen und aufzutanken.

Diese Infrastruktur und das damit verbundene Verkehrsaufkommen bedeuten auch, dass sich in Kürze eine florierende Tourismusindustrie etablieren würde. Wenn dieser Tag kommt, könnten die Leute Abschiedsbotschaften wie diese hören:

"Von uns allen hier im Jovianischen System wünschen wir Ihnen ein herzliches Lebewohl und hoffen, Sie bald wiederzusehen! Wir laden Sie sogar ein, unsere aktualisierte Broschüre zu konsultieren und Ihren nächsten Kurzurlaub zu planen, während Sie in einem Meerwasser-Entgiftungsbad badenund Lehm und Neuanpassung an Ihre jeweiligen Schwerkraftniveaus."

"Diejenigen, die für die Cronianer, Uranianer und die Trans-Neptun-Region bestimmt sind, müssen achtundvierzig Stunden in den äußeren Ringen bleiben, bevor sie abreisen. Diejenigen, die zum Hauptgürtel und zum inneren Sonnensystem unterwegs sind, werden ermutigt, ihre Genesung abzuschließen, bevor sie das innere besuchenRing und seinen vielen Low-G-Einrichtungen."

"Wir hoffen, dass Sie die unberührte Aussicht auf die Lichter von Galiläa genießen. Unbedingt anschauen Jupiters Polarlichter und atmosphärische Stürme, wenn Sie schon dabei sind! So nah kommen Sie ihnen nie wieder!Werbung

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