Nakon dvadeset godina uspona i padova, razvoja i smanjenja, znanstvenici su na korak slanja misija za istraživanje europskog oceanskog svijeta. Je li ovo možda naša najbolja šansa da život pronađemo bilo gdje u sunčevom sustavu? Uostalom, Europa je vrlo maleni svijet koji orbitira oko divovskog planeta Jupitera, čak manjeg od Zemljinog Mjeseca. Iz daljine Europa izgleda poput isprekidane mreže tamnih pruga, poput neurednog crteža olovkom djeteta. Duge linearne pukotine u ledu nalaze se u blizini, a protežu se u nekim slučajevima i tisućama kilometara. Mnogi su ispunjeni nepoznatim onečišćenjem koje znanstvenici nazivaju "smeđim blatom". Inače je površina neravna i razbijena, kao da se masivne ploče leda slijevaju, vrte i pretapaju u mulju.
Jupiterova snažna gravitacija pomaže stvaranju plimnih sila koje se protežu i slabe Mjesec više puta. Ali stresovi koji su stvorili fragmentirani krajolik Europe najbolje se objašnjavaju ledenom školjkom koja pluta u oceanu tekuće vode.
"Činjenica da Europa na površini sadrži tekuću vodu, kakvu poznajemo iz prethodnih misija, posebno iz opažanja magnetometra koje je Galileo prikupio u devedesetima, čini je jednim od najzanimljivijih potencijalnih ciljeva u potrazi za životom", kaže profesor Andrew Coates iz Laboratorija za istraživanje svemira Mullard u Surreyu u Velikoj Britaniji.
Slana dubina Europe može doseći 80-170 kilometara duboko u satelit, što znači da može sadržavati dvostruko više tekuće vode od svih Zemljinih oceana.
Iako je voda jedan od najvažnijih preduvjeta za život, Europa oceani mogu imati i druge, poput izvora kemijske energije za mikrobe. Štoviše, ocean može komunicirati s površinom na više načina, uključujući tople kapljice leda koje se uzdižu u ledenu školjku odozdo prema gore. Stoga proučavanje površine može dati tragove onome što se događa u oceanu.
Sada NASA pokreće dvije misije za istraživanje ovog intrigantnog svijeta. Oboje je razgovarano na 48. Lunarnoj i planetarnoj konferenciji o znanosti o planetarnim znanosti (LPSC) u Houstonu.
Prva je leteća misija pod nazivom Europa Clipper, koja će se vjerojatno dogoditi 2022. godine. Druga je slijetanje misije koja će uslijediti nekoliko godina kasnije.
Promotivni video:
Dr. Robert Pappalardo iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon je znanstvenik Clipper.
"Pokušavamo shvatiti potencijal pogodnosti za život Europe, njegove sastojke za život: vodu i dostupnost moguće kemijske energije za život", kaže on. „To radimo pokušavajući razumjeti ocean i ledenu školjku, sastav i geologiju. I svi zajedno demonstriraju razinu trenutne aktivnosti Europe “.
Clipper nosi opterećenje od devet alata, uključujući kameru koja će snimiti većinu površine; spektrometri za razumijevanje njegovog sastava; led propusni radar za mapiranje ledene školjke u tri dimenzije i pronalaženje vode ispod ledene ljuske; magnetometar za karakterizaciju oceana.
Međutim, budući da je svemirska letjelica Galileo devedesetih godina svjedočila o oceanu, znamo da Europa nije jedina takve vrste.
"Tijekom posljednjih deset godina iznenadili smo se da je nemoguće putovati u vanjski Sunčev sustav i ne sudariti se s oceanom svijeta", kaže Kurt Niebuhr, znanstvenik Clipper-a.
Na primjer, na Saturnovom mjesecu Enceladusu, led iz podzemnog oceana izbija u prostor kroz pukotine na južnom polu.
Saturnski mjesec također može vidjeti posebnu misiju u 2020-ima, ali dr. Niebuhr smatra da je Europa privlačniji cilj: „Europa je mnogo veća od Enceladusa i ima najviše: više geoloških aktivnosti, više vode, više prostora za tu vodu, više topline. više sirovina i veća stabilnost u okolišu."
Postoji još nešto zbog čega se ovaj mjesec ističe: njegova okolina. Europa orbitalna staza ide duboko u Jupiterovo magnetsko polje, koje snima i ubrzava čestice.
Rezultat su pojačevi intenzivnog zračenja koji prže elektroniku svemirskih letjelica, ograničavajući trajanje misije na mjesece ili čak tjedana. Međutim, ovo zračenje također izaziva reakcije na površini Europe, stvarajući oksidante. Na Zemlji, biologija koristi kemijske reakcije između oksidansa i spojeva poznatih kao reducirajuća sredstva za pružanje potrebne energije za život.
Međutim, oksidanti stvoreni na površini korisni su za mikroorganizme Europe samo ako se mogu spustiti u ocean. Srećom, postupak konvekcije koji gurne tople kapljice leda prema gore također može erodirati površinski materijal. Jednom kad su u oceanu, oksidanti mogu reagirati s redukcijskim sredstvima morskom vodom, reagirajući na tvrdom oceanskom dnu.
"Potrebna su vam oba pola baterije", objašnjava Robert Pappalardo.
Za znanstvenike poput dr. Pappalarda, predstojeće misije su ostvarenje sna za dva desetljeća. Otkako su prvi koncepti za misiju u Europu razvijeni krajem 1990-ih, prijedlozi su osujećeni jedan po jedan.
U 2000-ima, Sjedinjene Države i Europa su čak prikupili resurse za misiju koja će poslati zasebne svemirske letjelice u Europu i Jupiterov mjesec Ganymede. Ali plan je otkazan zbog smanjenja proračuna, a europski dio se prelio u misiju Juice.
"Mislim da u posljednjih 18 godina nije bilo misije u Europi koja je prošla kroz moje prste i oči", kaže Niebuhr. "Dug je put. Put za lansiranje oduvijek je bio trnovit, a bio je i pun razočaranja. Osjetili smo to ponajviše na primjeru Europe “.
Istraživanje Europe skupo je - iako ne više od ostalih NASA-ovih vodećih misija poput Cassinija ili Curiositya.
Postoje složeni inženjerski izazovi, poput rada u Jupiterovim pojasevima zračenja. Instrumenti svemirske letjelice moraju biti zaštićeni materijalima poput metala titana, kaže Pappalardo, ali "oni moraju moći vidjeti Europu".
Stoga, kako bi Clipper bio siguran, NASA će malo odstupiti od pravila. "Trebalo je biti ovako: Galileo je poletio pored Europe, tako da bi sljedeća misija trebala biti u orbiti. Tako poslujemo ", kaže Niebuhr. No, umjesto da uđe u orbitu Europe, Clipper će smanjiti utjecaj zračenja skraćenja misije ulaskom u orbitu Jupitera i izvršiti najmanje 45 bliskih misija na ledeni mjesec u tri i pol godine.
"Shvatili smo da možemo izbjeći ove tehničke probleme ulaska u orbitu Europe, misiju učiniti izvedivijom i istovremeno ispuniti sve znanstvene zadatke."
Intenzitet sunčeve svjetlosti u blizini Europe je trideset puta slabiji nego na Zemlji. No NASA je odlučila da može napajati Clipper-ove solarne panele, tako da ne bi trebala koristiti radioizotopske generatore kao druge misije. "Sve ove godine istraživanja prisilile su nas da napustimo stare koncepte i usredotočimo se na ono što je zapravo ostvarivo, a ne poželjno", kaže Kurt Niebuhr.
2011. godine, nakon otkazivanja američko-europske misije, izvješće Nacionalnog vijeća za istraživanje potvrdilo je važnost proučavanja ledenog mjeseca. Unatoč tome, NASA je i dalje oprezna u pogledu troškova.
Zemljište nije dobilo financijska sredstva u predsjedničkom zahtjevu za NASA-in proračun za 2018. godinu. Ali dr. Jim Green, direktor planetarnih znanosti u agenciji, kaže da je "ta misija izuzetno uzbudljiva jer će nam reći o znanosti koju bismo mogli raditi na površini satelita."
„Moramo proći dug proces da bismo shvatili koja mjerenja trebamo poduzeti. Tada moramo raditi s upravom i zakazati pravo vrijeme, dogovoriti proračun za pomicanje naprijed.
Tijekom posljednjih dvadeset godina predloženi su visoko inovativni koncepti zemljišta koji odražavaju znanstvenu velikodušnost koja se može koristiti nakon slijetanja. Gearyne Jones iz laboratorija za istraživanje svemira Mullard radi na konceptu koji nazivamo "penetrator".
"Prije nisu otišli u svemir, ali tehnologija je vrlo obećavajuća", objašnjava on. Projektil ispaljen sa satelita udara u površinu "vrlo teško, brzinom od oko 300 metara u sekundi, 1000 km / h", bacajući led za daljnju analizu pomoću brodskih instrumenata koji bi trebali izdržati pad.
Suprotno tome, budući NASA-in sletište će meko sletjeti koristeći tehnologiju „nebeskih dizalica“koja je korištena za sigurno spuštanje rovera Curiosity na Mars 2012. godine. Tijekom slijetanja koristit će autonomni sustav slijetanja za otkrivanje i sprečavanje opasnosti od površine u stvarnom vremenu.
Clipper će moći pružiti izviđanje za mjesto slijetanja. Sviđa mi se ideja da će naći odgovarajuću oazu gdje je voda blizu površine. Možda će biti toplo i bit će organskih materijala “, kaže Pappalardo.
Plovilo će biti opremljeno osjetljivim instrumentima i okretnom pilom koja će pružati svježe uzorke ispod leda obrađenog zračenjem.
"Lander će morati doći do svježeg, netaknutog uzorka leda. Da bi to učinio, morat će iskopati duboko ili izbiti na površini - stvoriti gejzir - koji će na površinu izbaciti puno svježeg materijala ", kaže Kurt Niebuhr.
Posljednjih godina teleskop Hubble napravio je preliminarna zapažanja o erupciji vodenog leda koji je izronio iz podnožja Europa, slično onome u Enceladusu. Ali nema smisla posjećivati mjesta desetogodišnjih erupcija - uređaj treba posjetiti mjesto s relativno svježim izbacivanjem.
Stoga znanstvenici moraju razumjeti što pokreću ove gejzere: na primjer, Clipper će utvrditi jesu li gejzeri povezani s bilo kojim vrućim točkama na površini.
Morske prostranstva Zemlje vrve životom, pa nam je teško zamisliti sterilni ocean dubok 100 km u Europi. No, znanstveni prag za otkrivanje života postavljen je vrlo visok. Hoćemo li moći prepoznati vanzemaljski život ako ga nađemo?
"Cilj misije slijetanja nije samo otkriti život (na naše zadovoljstvo), već i uvjeriti sve ostale da smo to učinili", objašnjava Niebuhr. "Neće biti dobro za nas ulagati u ovu misiju ako sve što stvorimo bude znanstvena kontroverza."
Dakle, tim je predložio dva načina. Prvo, svako otkrivanje života mora se temeljiti na više neovisnih podatkovnih linija iz izravnih mjerenja.
"Ne možete izvršiti jedno mjerenje i reći: da, postoji eureka, našli smo ga. Gledate ukupno, "kaže Niebuhr. Drugo, znanstvenici su razvili okvir za tumačenje ovih rezultata, od kojih neki mogu biti pozitivni, a drugi negativni. „Stvara se stablo odluka koje prolazi kroz sve različite varijable. Prateći sve te različite putove, postižemo krajnji rezultat, jednu od dvije stvari: ili smo našli život, ili nismo, "kaže on.
ILYA KHEL