Po dvadsiatich rokoch stúpania a klesania, vývoja a zmenšovania sú vedci na vrchole vyslania misií na objavovanie európskeho oceánskeho sveta. Mohla by to byť naša najlepšia šanca nájsť život kdekoľvek v slnečnej sústave? Koniec koncov, Európa je veľmi malý svet obiehajúci okolo obrovskej planéty Jupiter, ešte menšia ako Zemský mesiac. Európa z diaľky vyzerá ako zubatá sieť tmavých pruhov, ako chaotická ceruzka kresby batoľa. V blízkosti sa nachádzajú dlhé lineárne trhliny v ľade a v niektorých prípadoch sa predlžujú na tisíce kilometrov. Mnohé sú plné neznámeho znečistenia, ktoré vedci nazývajú „hnedé bahno“. Kdekoľvek inde je povrch nerovný a rozbitý, akoby masívne pláty ľadu unášali, otáčali sa a listovali v bahne.
Silná gravitácia Jupitera pomáha vytvárať prílivové sily, ktoré mnohokrát napínajú a oslabujú mesiac. Stres, ktorý vytvoril roztrieštenú krajinu Európy, však najlepšie vysvetľuje ľadová škrupina plávajúca v oceáne tekutej vody.
„Skutočnosť, že pod povrchom Európy je tekutá voda, ako vieme z predchádzajúcich misií, najmä z pozorovaní magnetometrov zozbieraných programom Galileo v 90-tych rokoch, z neho robí jeden z najzaujímavejších potenciálnych cieľov pri hľadaní života,“hovorí profesor Andrew Coates. z laboratória Mullard Space Research Laboratory v Surrey vo Veľkej Británii.
Slaná hĺbka Európy môže dosiahnuť až 80 až 170 kilometrov hlboko do satelitu, čo znamená, že môže obsahovať dvakrát toľko tekutej vody ako všetky zemské oceány.
Kým voda je jedným z najdôležitejších predpokladov života, európske oceány môžu mať iné, napríklad zdroj chemickej energie pre mikróby. Okrem toho môže oceán interagovať s povrchom mnohými prostriedkami, vrátane teplých kvapiek ľadu, ktoré stúpajú po ľadovej škrupine zdola nahor. Preto môže štúdium povrchu poskytnúť vodítko k tomu, čo sa deje v oceáne.
NASA teraz začína dve misie, aby preskúmala tento zaujímavý svet. O oboch sa diskutovalo na 48. lunárnej a planetárnej vedeckej konferencii (LPSC) v Houstone.
Prvou je preletová misia s názvom Europa Clipper, ktorá sa pravdepodobne uskutoční v roku 2022. Druhou je pristávacia misia, ktorá bude nasledovať o niekoľko rokov neskôr.
Propagačné video:
Robert Pappalardo z laboratória NASA Jet Propulsion Laboratory je vedecký pracovník Clipperu.
„Snažíme sa pochopiť potenciálnu životaschopnosť Európy, jej zložiek života: vodu a dostupnosť možnej chemickej energie pre život,“hovorí. „Robíme to tak, že sa snažíme porozumieť oceánu a ľadu, zloženiu a geológii. Celkovo dokazujú úroveň súčasnej činnosti Európy “.
Clipper nesie užitočné zaťaženie deviatich nástrojov vrátane kamery, ktorá zachytí väčšinu povrchu; spektrometre na pochopenie jeho zloženia; radar priepustný pre ľad na mapovanie ľadovej škrupiny v troch rozmeroch a nájdenie vody pod ľadovou škrupinou; magnetometer charakterizujúci oceán.
Keďže však vesmírna loď Galileo poskytla dôkazy o oceáne v 90. rokoch, vieme, že Európa nie je jediná svojho druhu.
"Za posledných desať rokov sme boli prekvapení, keď sme zistili, že je nemožné cestovať do vonkajšej slnečnej sústavy a nezrážať sa s oceánom," hovorí vedecký pracovník Clipper Kurt Niebuhr.
Napríklad na Saturnovom mesiaci Enceladus sa cez trhliny na južnom póle prerazí ľad z podpovrchového oceánu.
Saturnský mesiac môže tiež vidieť osobitnú misiu v roku 2020, ale Dr. Niebuhr si myslí, že Európa je atraktívnejším cieľom: „Európa je oveľa väčšia ako Enceladus a má najviac: viac geologickej aktivity, viac vody, viac priestoru pre túto vodu, viac tepla. viac surovín a väčšia stabilita v životnom prostredí. ““
Tento mesiac vyniká niečím iným: jeho prostredím. Okružná dráha Európy siaha hlboko do magnetického poľa Jupitera, ktoré zachytáva a urýchľuje častice.
Výsledkom sú intenzívne radiačné pásy, ktoré pečú elektroniku kozmickej lode a obmedzujú trvanie misie na mesiace alebo dokonca týždne. Toto žiarenie však tiež spôsobuje reakcie na európskom povrchu a vytvára oxidanty. Na Zemi biológia používa chemické reakcie medzi oxidantmi a zlúčeninami známymi ako redukčné činidlá, aby poskytla potrebnú energiu pre život.
Oxidanty vytvárané na povrchu sú však pre európske mikroorganizmy prospešné iba vtedy, ak môžu zostúpiť do oceánu. Našťastie proces prúdenia, ktorý tlačí kvapky teplého ľadu nahor, môže tiež narušiť povrchový materiál. Akonáhle sú v oceáne, môžu oxidanty reagovať s redukčnými činidlami produkovanými morskou vodou a reagovať na tvrdom dne oceánu.
„Potrebujete oba póly batérie,“vysvetľuje Robert Pappalardo.
Pre vedcov, ako je Dr. Pappalardo, sú misie, ktoré čakajú, splnením snov na dve desaťročia. Keďže prvé koncepcie misie v Európe boli vyvinuté koncom 90. rokov 20. storočia, boli návrhy po jednom zmarené.
V 2000-tych rokoch Spojené štáty a Európa spojili zdroje na misiu, ktorá by do Európy poslala oddelenú kozmickú loď a Jupiterov mesiac Ganymede. Tento plán bol však zrušený z dôvodu rozpočtových škrtov a európska časť sa dostala do misie Juice.
„Nemyslím si, že za posledných 18 rokov prebehla misia v Európe, ktorá mi minul prsty a oči,“hovorí Niebuhr. „Bola to dlhá cesta. Cesta na spustenie bola vždy ťažká a bola tiež plná sklamaní. Cítili sme to predovšetkým na príklade Európy “.
Putovanie po Európe je nákladné - ale nie viac ako iné hlavné misie NASA, ako napríklad Cassini alebo zvedavosť.
Existujú komplexné technické výzvy, napríklad práca v radiačných pásoch spoločnosti Jupiter. Prístroje kozmickej lode musia byť chránené tienidlami, ako je kovový titán, hovorí Pappalardo, „musia však byť schopní vidieť Európu“.
Preto, aby sa zachoval Clipper v bezpečí, NASA sa bude trochu odchyľovať od pravidiel. "Malo to byť takto: Galileo preletel okolo Európy, takže ďalšia misia by mala byť na obežnej dráhe." Takto podnikáme, “hovorí Niebuhr. Ale namiesto toho, aby vstúpil na európsku obežnú dráhu, Clipper zníži dopad žiarenia skracujúceho misie tým, že vstúpi na obežnú dráhu Jupitera a urobí najmenej 45 blízkych misií na ľadový mesiac za tri a pol roka.
„Uvedomili sme si, že týmto technickým problémom by sme sa mohli vyhnúť pri vstupe na obežnú dráhu Európy, aby bola misia uskutočniteľnejšia a zároveň plnili všetky vedecké úlohy.“
Intenzita slnečného svetla v blízkosti Európy je tridsaťkrát slabšia ako na Zemi. NASA sa však rozhodla, že dokáže poháňať Clipperove solárne panely, takže by nemusela používať generátory rádioizotopov ako iné misie. „Všetky tieto roky výskumu nás prinútili opustiť staré koncepcie a zamerať sa na to, čo je skutočne dosiahnuteľné, nie želané,“hovorí Kurt Niebuhr.
V roku 2011, po zrušení americko-európskej misie, správa Národnej rady pre výskum potvrdila význam štúdia ľadového mesiaca. Napriek tomu je NASA stále opatrná ohľadom nákladov.
Pozemok nedostal finančné prostriedky na prezidentovu žiadosť o rozpočet na rok 2018 pre NASA. Jim Green, riaditeľ planetárnych vied v agentúre, hovorí, že „táto misia je mimoriadne vzrušujúca, pretože nám povie o vede, ktorú by sme mohli robiť na povrchu satelitu.“
„Musíme prejsť dlhým procesom, aby sme pochopili, aké merania musíme vykonať. Potom musíme pracovať s administratívou a naplánovať správny čas, dohodnúť sa na rozpočte, aby sme sa pohli vpred. ““
Za posledných dvadsať rokov sa navrhli vysoko inovatívne koncepcie pozemkov, ktoré odrážajú vedeckú štedrosť, ktorú možno použiť po pristátí. Gearyne Jonesová z laboratória Mullard Space Research Laboratory pracuje na koncepte nazývanej „penetrátor“.
„Do vesmíru neprišli skôr, ale táto technológia je veľmi sľubná,“vysvetľuje. Projektil, vystrelený zo satelitu, zasiahne povrch „veľmi tvrdo, rýchlosťou asi 300 metrov za sekundu, 1 000 km / h“a vyhodí ľad na ďalšiu analýzu palubnými prístrojmi, ktoré by mali byť schopné odolávať pádu.
A naopak, budúci pristávací tím NASA bude pristávať v tichosti pomocou technológie „oblohy žeriav“, ktorá sa v roku 2012 používala na bezpečné zastavenie vozoviek zvedavosti na Marse. Počas pristátia použije autonómny pristávací systém na detekciu a prevenciu povrchových rizík v reálnom čase.
Clipper bude schopný zabezpečiť prieskum miesta pristátia. „Páči sa mi myšlienka, že nájde vhodnú oázu, kde bude voda blízko hladiny. Možno bude teplo a budú tu organické látky, “hovorí Pappalardo.
Plavidlo bude vybavené citlivými nástrojmi a rotačnou pílkou, ktorá poskytne čerstvé vzorky spod povrchového ľadu ošetreného žiarením.
„Lander sa bude musieť dostať k najčerstvejšej, nedotknutej vzorke ľadu. Aby to mohol urobiť, bude musieť kopať hlboko alebo vybuchnúť na povrchu - vytvoriť gejzír - ktorý na povrch vyhodí veľa čerstvého materiálu, “hovorí Kurt Niebuhr.
V posledných rokoch Hubble Telescope urobil predbežné pozorovania erupcií ľadovej vody, ktorá prepukla pod Európou, podobne ako Enceladus. Nemá však zmysel navštíviť miesta desaťročných erupcií - zariadenie musí navštíviť miesto s pomerne čerstvým vyhadzovaním.
Preto vedci musia pochopiť, čo poháňa tieto gejzíry: napríklad Clipper určí, či sú gejzíry spojené s horúcimi miestami na povrchu.
Morské výbežky Zeme sa hemžia životom, takže je pre nás ťažké predstaviť si sterilný 100 km hlboký oceán v Európe. Vedecký prah na odhaľovanie života je však nastavený veľmi vysoko. Budeme schopní rozpoznať mimozemský život, ak ho nájdeme?
"Cieľom pristávacej misie nie je len objaviť život (k našej spokojnosti), ale presvedčiť všetkých ostatných, že sme to urobili," vysvetľuje Niebuhr. „Pre nás nebude veľmi dobré investovať do tejto misie, ak všetko, čo vytvárame, je vedecká kontroverzia.“
Tím navrhol dva spôsoby. Po prvé, akákoľvek detekcia života musí byť založená na viacerých nezávislých dátových linkách z priamych meraní.
„Nemôžete urobiť jedno meranie a povedať: áno, existuje eureka, našli sme to. Pozeráte sa na celkom, “hovorí Niebuhr. Po druhé, vedci vyvinuli rámec na interpretáciu týchto výsledkov, z ktorých niektoré môžu byť pozitívne a iné negatívne. „Vytvorí sa strom rozhodovania, ktorý prechádza všetkými rôznymi premennými. Sledovaním všetkých týchto rôznych ciest dostaneme konečný výsledok, jednu z dvoch vecí: buď sme našli život, alebo nie, “hovorí.
ILYA KHEL