Se isen under overfladen

ACRAS projektet - radarteknologi med anvendelse på både Jorden, Mars, Titan og Jupiter-månen Europa.
29 april 2008

Såvel her på Jorden som på Mars, på Saturns måne Titan og på Jupiters måne Europa er det interessant at lede efter is i undergrunden. En ny seismisk teknik udviklet af ESA tegner lovende.

En ny teknik, der bliver anvendt af den europæiske rumfartsorganisation ESA på Mars, kan vise sig at blive et stærkt værktøj i kortlægningen af undergrunden under Antarktis' is. Et forskningsstudie skal forbedre metoden til brug på Jorden.

Projektet tager udgangspunkt i en seismisk radar, der sender stråling med lange bølgelængder ned mod planetens overflade. Afhængigt af overfladen og undergrundens beskaffenhed vil strålingen trænge ned i varierende dybde, inden den bliver kastet tilbage. På den måde sladrer ekkoet om undergrunden. Dermed slipper man for dyre landingssonder og boreudstyr, når man ønsker viden om planeters indre. Samtidig opnås der et globalt overblik i stedet for begrænset information om mindre steder rundt på planeten.

Der er dog to komplikationer i forhold til at bruge seismisk radar i rummet.

Den første er, at det øverste lag af atmosfæren, kaldet ionosfæren, indeholder elektrisk ladede partikler. Dette lag forvrænger radarsignalet, når det passerer.

Den anden komplikation, der kaldes for ”clutter”, skyldes, at radarens stråling dækker et større område end den ønskede region lige under fartøjet. Strejfende refleksioner fra det omkringliggende terræn kan så blive kastet tilbage og overdøve radarsignalet, der kommer fra regionen under fartøjet.

Man har før kendt til dette problem. I slutningen af 1990'erne blev ESA foreslået at foretage en mission for at observere isen på Antarktis ved hjælp af en radar. Men man vurderede dengang, at det var umuligt at holde de strejfende refleksioner, der tilslørede de rigtige signaler fra jordens overflade, nede.

Det nye projekt bygger på en forbedret seismisk radar kaldet Advanced Concept for RAdar Sounder (ACRAS). Løsningen udnytter Dobbler-effekten. Dette er den samme effekt, der giver indtryk af, at en ambulances sirene skifter lyd, når ambulancen passerer. Stråling fra den retning, som satellitten bevæger sig hen imod, får kortere bølgelængde, mens stråling fra den retning, som satellitten bevæger sig væk fra, får længere bølgelængde.

Dobbler-effekten i tilbagekastede stråling kan analyseres for at afgøre, hvor de reflekterede signaler kommer fra. På den måde kan de uønskede refleksioner sorteres fra.

ESA's Mars Express udfører et radar-eksperiment, der leder efter beviser på vand og is under den røde planets overflade. Instrumentet MARSIS - Mars' avanceret radar under overfladen og ionesfære lyd (the Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionsphere Sounding) - arbejder på en bølgelængde mellem 1,3 og 5 Mhz.

Denne frekvens kan dog ikke bruges på Jorden, hvor brugen af de forskellige frekvenser er nøje lagt fast ved lov, og derfor skal studiet med ACRAS undersøge, hvordan man kan arbejde ved en frekvens på 435 Mhz.

Den nye forskning baner vejen for endnu mere præcise instrumenter til at arbejde omkring Jorden. Først og fremmest en rumbaseret radar, der meget præcist kan vurdere tykkelsen af isen på Antarktis og ved andre polarområder. Det kan bidrage med information om ispladernes indre tre-dimentionelle struktur, formen på det underliggende terræn og grundfjeldet. Gentagne observationer kan også give forskere mulighed for at overvåge hvordan ispladerne udvikler sig. Når isen smelter og glider ud i havet, har det en stor indvirkning på det globale klima.

Indenfor udforskningen af planeterne er et af de største ubesvarede spørgsmål stadig, hvorvidt der eksisterer en hav under isoverfladen af Jupiters måne, Europa. Et radar-system kan i fremtiden måle tykkelsen på denne is og dermed afsløre, om der er et hav nedenunder.

Saturns måne, Titan, er også interessant at udforske. Fartøjet Cassini fandt for nogle uger siden, at denne måne formentlig også gemmer is og flydende kulbrinte under overfladen. Kombinationen af disse stoffer og varme holder vandet flydende, hvilket giver gode vilkår for liv. Bekræftelsen af Cassini's opdagelse på en mission med et ACRAS-lignende system ville have en vigtig betydning for vores søgen efter liv på andre planeter.

ACRAS-forskningen er et samarbejde mellem ESA, eOpsphere Ltd., British Antartic Survey, EADS Astrium, den tyske rumfartsorganisation DLR, Max Planck Instituttet, Laboratorie de Planetologie de Grenoble og en række individuelle konsulenter.

ACRAS-forskningen bliver efter planen afsluttet til oktober i år.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.