Po dvajsetih letih vzponov in padcev, razvoju in upadanju znanstvenikov je v napoto pošiljanje misij za raziskovanje evropskega oceanskega sveta. Je to lahko naša najboljša možnost, da najdemo življenje kjer koli v osončju? Navsezadnje je Evropa zelo majhen svet, ki kroži okoli orjaškega planeta Jupiter, še manjšega od Zemljine Lune. Evropa je od daleč videti kot nazobčana mreža temnih črtah, kot zmedena risba s svinčnikom. Dolge linearne razpoke v ledu najdemo blizu, v nekaterih primerih se raztezajo na tisoče kilometrov. Mnogi so napolnjeni z neznanim onesnaževalcem, ki ga znanstveniki imenujejo "rjavo blato." Drugje je površina neenakomerna in razbitina, kot da bi se masivne plošče ledu lebdile, vrtele in se v blatu vrtele.
Jupitrova močna gravitacija pomaga ustvariti sile plimovanja, ki raztezajo in oslabijo Luno večkrat. Toda stresi, ki so ustvarili razdrobljeno pokrajino Evrope, najbolje razložijo ledena lupina, ki plava v oceanu tekoče vode.
"Dejstvo, da je pod površjem Evrope tekoča voda, kot vemo iz prejšnjih misij, zlasti iz opazovanj magnetometrov, ki jih je Galileo zbral v devetdesetih letih prejšnjega stoletja, je eno najzanimivejših možnih tarč za iskanje življenja," pravi profesor Andrew Coates. iz laboratorija za vesoljske raziskave Mullard iz Surreya v Veliki Britaniji.
Slana globina Evrope lahko doseže 80-170 kilometrov globoko v satelit, kar pomeni, da lahko vsebuje dvakrat več tekoče vode kot ves Zemljin ocean.
Medtem ko je voda eden najpomembnejših pogojev za življenje, lahko Evropa v oceanih ima druge, na primer vir kemične energije za mikrobe. Poleg tega lahko ocean s površjem vpliva na številne načine, vključno s toplimi kapljicami ledu, ki se dvigajo po ledeni lupini od spodaj navzgor. Zato lahko s proučevanjem površja namige o dogajanju v oceanu.
Zdaj NASA začenja dve misiji za raziskovanje tega intrigantnega sveta. O obeh so govorili na 48. konferenci o lunarni in planetarni znanosti (LPSC) v Houstonu.
Prva je leteča misija z imenom Europa Clipper, ki se bo verjetno zgodila leta 2022. Druga je pristajalna misija, ki ji bo sledila nekaj let kasneje.
Promocijski video:
Dr. Robert Pappalardo iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon je klipper znanstvenik.
"Poskušamo razumeti morebitno življenjsko dobo Evrope, njenih sestavin za življenje: vodo in razpoložljivost možne kemične energije za življenje," pravi. "To storimo tako, da poskušamo razumeti oceansko in ledeno lupino, sestavo in geologijo. Vsi skupaj dokazujejo raven trenutne dejavnosti Evrope."
Clipper nosi nosilnost devetih orodij, vključno s kamero, ki bo zajela večino površine; spektrometri za razumevanje njegove sestave; led prepustni radar za kartiranje ledene lupine v treh dimenzijah in iskanje vode pod ledeno lupino; magnetometer za označevanje oceana.
Ker pa je vesoljsko plovilo Galileo v devetdesetih letih dokazovalo ocean, vemo, da Evropa ni edina tovrstna.
"V zadnjih desetih letih smo bili presenečeni, ko smo ugotovili, da je nemogoče potovati v zunanji osončje in ne trčiti z oceanskim svetom," pravi znanstvenik Clipper Kurt Niebuhr.
Na Saturnovi Luni Encelad, na primer, led iz podzemnega oceana izbruhne v vesolje skozi razpoke na južnem polu.
Saturnijski satelit bo morda videl tudi posebno misijo v 2020-ih, toda dr. Niebuhr meni, da je Evropa bolj privlačna tarča: „Evropa je veliko večja od Enceladusa in ima največ: več geoloških aktivnosti, več vode, več prostora za to vodo, več toplote. več surovin in večja stabilnost v okolju."
Obstaja nekaj drugega, zaradi česar ta luna izstopa: njena okolica. Europa orbitalna pot sega globoko v Jupitrovo magnetno polje, ki zajame in pospeši delce.
Rezultat so intenzivni sevalni pasovi, ki pražijo elektroniko vesoljskih plovil, ki trajajo misijo in omejujejo na mesece ali celo tedne. Vendar to sevanje povzroča tudi reakcije na površini Evrope in ustvarjajo oksidante. Na Zemlji biologija uporablja kemične reakcije med oksidanti in spojinami, znanimi kot reducenti, da zagotovijo potrebno energijo za življenje.
Vendar pa oksidanti, ustvarjeni na površini, koristijo mikroorganizmom Evrope le, če se lahko spustijo v ocean. Na srečo lahko konvekcijski postopek, ki potisne tople kapljice ledu navzgor, tudi erodira površinski material. Ko oksidanti enkrat v morju reagirajo z reducirnimi snovmi, ki jih proizvaja morska voda, reagirajo na trdem oceanskem dnu.
"Potrebujete oba pola baterije," razlaga Robert Pappalardo.
Za znanstvenike, kot je dr. Pappalardo, so misije, ki jih čakajo, desetletja sanje. Ker so bili prvi koncepti za misijo v Evropo razviti v poznih devetdesetih letih prejšnjega stoletja, so bili predlogi ovirani drug za drugim.
V 2000-ih so ZDA in Evropa celo zbrale vire za misijo, ki bi v Evropo poslala ločeno vesoljsko plovilo in Jupitrovo luno Ganymede. Toda načrt je bil odpovedan zaradi zmanjšanja proračuna, evropski del pa se je prelil v misijo soka.
"Mislim, da v zadnjih 18 letih ni bilo misije v Evropi, ki mi je prešla prste in oči," pravi Niebuhr. "Dolga pot je bila. Pot do lansiranja je bila od nekdaj trnova, poleg tega pa je bila tudi polna razočaranj. Najbolj smo to občutili na primeru Evrope."
Raziskovanje Evrope je drago - čeprav ne več kot druge Nasine vodilne misije, kot sta Cassini ali Curiosity.
Obstajajo zapleteni inženirski izzivi, kot je delo v Jupitrovem sevalnem pasu. Pappalardo pravi, da morajo biti instrumenti vesoljskega plovila zaščiteni z materiali, kot je kovina iz titana, vendar "morajo imeti možnost videti Evropo."
Zato bo NASA nekoliko varna od pravil, da bo Clipper varen. "To naj bi bilo tako: Galileo je letel mimo Evrope, zato bi morala biti naslednja misija v orbiti. Tako poslujemo, "pravi Niebuhr. Toda namesto da vstopi v orbito Evrope, bo Clipper zmanjšal vpliv sevanja, ki ga krajša misija, z vstopom v Jupitrovo orbito in v treh letih in pol opravil vsaj 45 bližnjih misij na ledeno luno.
"Spoznali smo, da se lahko izognemo tem tehničnim težavam vstopa v orbito Evrope, naredimo misijo bolj izvedljivo in hkrati izpolnimo vse znanstvene naloge."
Intenzivnost sončne svetlobe v bližini Evrope je tridesetkrat šibkejša kot na Zemlji. Toda NASA se je odločila, da lahko napaja Clipperjeve sončne panele, zato ji ne bi bilo treba uporabljati radioizotopskih generatorjev kot druge misije. "Vsa ta leta raziskav so nas prisilila, da opustimo stare koncepte in se osredotočimo na tisto, kar je dejansko dosegljivo, česar ni zaželeno," pravi Kurt Niebuhr.
Poročilo Nacionalnega raziskovalnega sveta je leta 2011 po odpovedi ameriško-evropske misije potrdilo pomembnost preučevanja ledene lune. Kljub temu je NASA še vedno previdna glede stroškov.
Lander ni prejel financiranja v predsednikovi proračunski prošnji za NASA. Toda dr. Jim Green, direktor planetarnih znanosti agencije, pravi, da je "ta misija izjemno navdušujoča, ker nam bo povedala o znanosti, ki bi jo lahko delali na površini satelita."
"Moramo skozi dolg postopek, da razumemo, katere meritve moramo izvesti. Potem moramo sodelovati z upravo in načrtovati pravi čas, se dogovoriti o proračunu za nadaljevanje."
V zadnjih dvajsetih letih so bili predlagani zelo inovativni koncepti za zemljo, ki odražajo znanstveno velikodušnost, ki jo je mogoče uporabiti po pristanku. Gearyne Jones iz laboratorija za vesoljske raziskave Mullard deluje na konceptu, imenovanem "penetrator."
"Prej niso šli v vesolje, vendar je tehnologija zelo obetavna," pojasnjuje. Projektil, izstreljen s satelita, zadene površino "zelo močno, s hitrostjo približno 300 metrov na sekundo, 1000 km / h", vrže led za nadaljnjo analizo z vgrajenimi instrumenti, ki bi se morali upirati padcu.
Nasprotno bo Nasina prihodnja tovorna miza nežno pristala s tehnologijo "nebesni žerjav", ki je bila uporabljena za varno spuščanje roverja Curiosity na Mars leta 2012. Med pristankom bo uporabil avtonomni sistem pristajanja za zaznavanje in preprečevanje nevarnosti površin v realnem času.
Clipper bo lahko zagotovil izvidnico za pristajalno mesto. "Všeč mi je ideja, da bo našel primerno oazo, kjer je voda blizu površine. Mogoče bo toplo in bo organskih materialov, "pravi Pappalardo.
Plovilo bo opremljeno z občutljivimi instrumenti in vrtljivo žago, ki bo nudila sveže vzorce iz površinsko obdelanega ledu.
"Lander bo moral priti do svežega, neokrnjenega vzorca ledu. Za to bo moral kopati globoko ali izbruhniti na površini - ustvariti gejzir -, ki bo na površino odvrgel veliko svežega materiala, "pravi Kurt Niebuhr.
Teleskop Hubble je v zadnjih letih opravil predhodna opažanja izbruhov vodnega ledu, ki izvira iz Evrope, podobno kot pri Enceladusu. Toda ni smisla obiskati krajev desetletnih izbruhov - naprava mora obiskati kraj z razmeroma svežim izmetom.
Zato morajo znanstveniki razumeti, kaj poganja te gejzirje: Clipper bo na primer določil, ali so gejzirji povezani z vročimi točkami na površini.
Morska prostranstva Zemlje prepredujejo življenje, zato si težko predstavljamo sterilni 100 km globok ocean v Evropi. Toda znanstveni prag za zaznavanje življenja je postavljen zelo visoko. Ali bomo lahko prepoznali tuje življenje, če ga bomo našli?
"Cilj naloge za pristanek ni samo odkriti življenje (v naše zadovoljstvo), ampak prepričati vse ostale, da smo to storili," razlaga Niebuhr. "Ne bi bilo ravno dobro, če bomo vlagali v to poslanstvo, če bomo le ustvarili znanstveno polemiko."
Tako je ekipa predlagala dva načina. Prvič, vsako odkrivanje življenja mora temeljiti na več neodvisnih podatkovnih vrstic iz neposrednih meritev.
"Ne morete narediti ene meritve in reči: da, obstaja eureka, našli smo jo. Skupno gledate, "pravi Niebuhr. Drugič, znanstveniki so razvili okvir za razlago teh rezultatov, od katerih so nekateri lahko pozitivni, drugi pa negativni. "Ustvari se drevo odločitev, ki prečka vse različne spremenljivke. Z upoštevanjem vseh teh različnih poti dobimo končni rezultat, eno od dveh stvari: ali smo našli življenje, ali nismo, «pravi.
ILYA KHEL