Jupitermond Europa als riesiger Detektor für kosmische Strahlung

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Jupiter

Honolulu (Hawaii), 07.12.2004 – Der Jupitermond Europa ist bislang für seinen ihn vollständig bedeckenden Eispanzer und einen aufgrund von Hinweisen vermuteten Ozean unter dem Eis bekannt. Dies wiederum führt zu Spekulationen über Leben auf Europa, dessen Lebensraum ähnlich der irdischen Tiefsee ist. Peter W. Gorham von der University of Hawaii machte nun kürzlich auf einem Workshop der NASA den Vorschlag Europa als riesigen Teilchendetektor für höchstenergetische Kosmische Strahlung aus dem Weltall, also als eine neue Art Teleskop ins Weltall, zu nutzen und und somit ganz neue Erkenntnisse über die Quellen dieser Strahlung und das Universum zu erhalten.

Nach Gorhams Vorschlag könnte man die große Eismassen des Jupitermondes Europa als großen Teilchendetektor nutzen. Trifft ein schnelles Teilchen aus dem Weltall auf ein Atom der Erdatmosphäre, produziert es entlang seiner Flugbahn eine Vielzahl neuer Teilchen und einen schwachen Lichtblitz, was wiederum am Boden gemessen werden kann. Ähnliches wird im Eisschild der Antarktis unternommen, um die nur sehr schwach mit normaler Materie reagierenden Neutrinos aus dem Weltall zu messen. Eis hat den Vorteil, wesentlich dichter als Luft zu sein und somit ist es viel wahrscheinlicher, dass ein Neutrino in einem beobachteten Volumen eine Spur hinterlässt. Dazu werden Lichtdetektoren in das klare durchsichtige antarktische Eis hinabgelassen, welche dann Lichtblitze von Neutrinos beobachten.

Trotzdem findet man auf diese Weise nur sehr wenige derartige Ereignisse, weswegen man beständig immer größere Detektoren baut, um die Quellen kosmischer Neutrinos zu identifizieren und zu analysieren. Gorham machte deshalb den Vorschlag, den Eispanzer des fast erdmondgroßen Jupitermond Europa als riesigen Detektor zu nutzen: Trifft ein sehr energiereiches Neutrino auf ein Atom des Eises, erzeugt es längs seiner Flugbahn einen Tscherenkowblitz aus Radiowellen. Diese Radiowellen ließen sich wiederum durch einen Schwarm von um Europa kreisenden Satelliten messen, welcher die gesamte Oberfläche dieses Mondes beobachtet.

Die Vorteile eines derartigen Detektors liegen in seinem sehr großen Volumen und somit in einer wesentlich größeren Anzahl von beobachtbaren Ereignissen. Ein weiterer Vorteil Europas ist seine geringe Oberflächentemperatur von ungefähr -170°C und somit ein im Verhältnis zur Antarktis erheblich geringeres thermischen Hintergrundrauschen, was die Messempfindlichkeit wesentlich erhöht. Zudem sind höchstenergetische Neutrinos extrem selten, so dass sie mit heutigen Detektoren nur sehr selten beobachtet werden konnten. Europa als gigantischer Neutrinodetektor würde also auch den beobachtbaren Energiebereich erhöhen und somit Auskunft über ganz neuartige Ereignisse im Universum geben.

Es ist aber auch anderes, weit weniger transparentes Material als Eis, in eingeschränktem Maße für diesen Zweck nutzbar. So wäre mit dieser Methode immerhin der Regolith an der Oberfläche des Erdmondes bis in ein paar Meter Tiefe nutzbar, was immer noch einem sehr großen Detektorvolumen entspräche.

Hintergrundinformation

Quellen