Ny omfattande kartläggning av strålningen som slår Jupiters iskalla måne Europa avslöjar var forskare bör leta – och hur djupt de måste gå – när de söker efter tecken på beboelighet och biosignaturer.

Eftersom NASA:s Galileo-uppdrag gav starka bevis på ett globalt hav under Europas isiga skal på 1990-talet, Forskare har ansett att månen är en av de mest lovande platserna i vårt solsystem för att leta efter ingredienser för att stödja liv. Det finns till och med bevis för att det salta vattnet som skvalpar runt månens inre tar sig upp till ytan.

Genom att studera detta material från interiören, forskare som utvecklar framtida uppdrag hoppas kunna lära sig mer om den möjliga beboeligheten i Europas hav. Europas yta bombarderas av en konstant och intensiv strålning från Jupiter. Denna strålning kan förstöra eller förändra material som transporteras upp till ytan, vilket gör det svårare för forskare att veta om det faktiskt representerar förhållandena i Europas hav.

Eftersom forskare planerar för kommande utforskning av Europa, de har brottats med många okända:Var är strålningen som mest intensiv? Hur djupt går de energiska partiklarna? Hur påverkar strålning vad som finns på ytan och under - inklusive potentiella kemiska tecken, eller biosignaturer, som kan antyda närvaron av liv.

En ny vetenskaplig studie, publiceras idag i Natur astronomi , representerar den mest kompletta modelleringen och kartläggningen av strålning på Europa och erbjuder nyckelbitar till pusslet. Huvudförfattare är Tom Nordheim, forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien.

"Om vi ​​vill förstå vad som händer på ytan av Europa och hur det länkar till havet under, vi måste förstå strålningen, ", sa Nordheim. "När vi undersöker material som har kommit upp från underytan, vad tittar vi på? Säger detta oss vad som finns i havet, eller är det detta som hände med materialen efter att de har bestrålats?"

Med hjälp av data från Galileos förbiflygningar i Europa för två decennier sedan och elektronmätningar från NASA:s rymdfarkost Voyager 1, Nordheim och hans team tittade noga på elektronerna som sprängde månens yta. De fann att stråldoserna varierar beroende på plats. Den hårdaste strålningen är koncentrerad i zoner runt ekvatorn, och strålningen minskar närmare polerna.

Kartlagt, de hårda strålningszonerna framstår som ovala områden, anslutna i de smala ändarna, som täcker mer än hälften av månen.

"Detta är den första förutsägelsen av strålningsnivåer vid varje punkt på Europas yta och är viktig information för framtida Europa-uppdrag, " sa Chris Paranicas, en medförfattare från Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

Nu vet forskare var man kan hitta regioner som är minst förändrade av strålning, som kan vara avgörande information för den JPL-ledda Europa Clipper, NASA:s uppdrag att kretsa runt Jupiter och övervaka Europa med cirka 45 nära förbiflygningar. Rymdfarkosten kan starta redan 2022 och kommer att bära kameror, spektrometrar, plasma- och radarinstrument för att undersöka sammansättningen av månens yta, dess hav, och material som har kastats ut från ytan.

I sin nya tidning, Nordheim slutade inte med en tvådimensionell karta. Han gick djupare, mäta hur långt under ytan strålningen tränger in, och bygga 3D-modeller av den mest intensiva strålningen i Europa. Resultaten berättar hur djupt forskare behöver gräva eller borra, under ett potentiellt framtida Europa lander-uppdrag, för att hitta eventuella biosignaturer som kan bevaras.

Svaret varierar, från 4 till 8 tum (10 till 20 centimeter) i zonerna med högst strålning – ner till mindre än 0,4 tum (1 centimeter) djupt i regioner i Europa på medel- och höga breddgrader, mot månens poler.

För att komma till den slutsatsen, Nordheim testade effekten av strålning på aminosyror, grundläggande byggstenar för proteiner, för att ta reda på hur Europas strålning skulle påverka potentiella biosignaturer. Aminosyror är bland de enklaste molekylerna som kvalificerar sig som en potentiell biosignatur, pappersanteckningarna.

"Strålningen som bombarderar Europas yta lämnar ett fingeravtryck, sa Kevin Hand, medförfattare till den nya forsknings- och projektforskaren för det potentiella Europa Lander-uppdraget. "Om vi ​​vet hur det fingeravtrycket ser ut, vi kan bättre förstå naturen hos alla organiska ämnen och möjliga biosignaturer som kan upptäckas med framtida uppdrag, oavsett om det är rymdfarkoster som flyger förbi eller landar på Europa.

Europa Clippers uppdragsteam undersöker möjliga omloppsbanor, och föreslagna rutter passerar över många regioner i Europa som upplever lägre strålningsnivåer, Hand sa. "Det är goda nyheter för att titta på potentiellt färskt havsmaterial som inte har modifierats kraftigt av strålningens fingeravtryck."