Po dvaceti letech vzestupů a pádů, vývoje a snižování jsou vědci na prahu vyslání misí, aby prozkoumali evropský oceánský svět. Mohla by to být naše nejlepší šance najít život kdekoli ve sluneční soustavě? Koneckonců, Evropa je velmi malý svět obíhající obří planetu Jupiter, ještě menší než Země Měsíc. Evropa z dálky vypadá jako zubatá síť tmavých pruhů, jako chaotická kresba tužky batole. Dlouhé lineární trhliny v ledu se nacházejí blízko, v některých případech sahají až po tisíce kilometrů. Mnoho z nich je naplněno neznámým kontaminantem, který vědci nazývají „hnědým bahnem“. Jinde je povrch nerovný a roztříštěný, jako by masivní pláty ledu unášely, spřádaly se a házely ve blátě.
Jupiterova silná gravitace pomáhá vytvářet přílivové síly, které mnohokrát protahují a oslabují Měsíc. Zdůraz, která vytvořila roztříštěnou krajinu Evropy, však nejlépe vysvětluje ledová skořápka plovoucí v oceánu tekuté vody.
„Skutečnost, že pod povrchem Evropy je tekutá voda, jak víme z předchozích misí, zejména z pozorování magnetometrů shromážděných Galileem v 90. letech, je jedním z nejzajímavějších potenciálních cílů pro hledání života,“říká profesor Andrew Coates. z Mullard Space Research Laboratory v Surrey ve Velké Británii.
Slaná hloubka Evropy může dosáhnout až 80 až 170 kilometrů hluboko do satelitu, což znamená, že může obsahovat dvakrát tolik tekuté vody než všechny pozemské oceány.
Zatímco voda je jedním z nejdůležitějších předpokladů života, evropské oceány mohou mít i jiné, například zdroj chemické energie pro mikroby. Kromě toho může oceán interagovat s povrchem řadou prostředků, včetně teplých kapek ledu, které stoupají nahoru po ledové skořápce zdola nahoru. Studium povrchu proto může poskytnout vodítko k tomu, co se děje v oceánu.
NASA nyní zahajuje dvě mise, aby prozkoumala tento zajímavý svět. O obou se diskutovalo na 48. Lunární a planetární vědecké konferenci (LPSC) v Houstonu.
První z nich je létající mise nazvaná Europa Clipper, která se pravděpodobně uskuteční v roce 2022. Druhou je přistávací mise, která bude následovat o několik let později.
Propagační video:
Robert Pappalardo z NASA Jet Propulsion Laboratory je vědec Clipper.
"Snažíme se pochopit potenciální obyvatelnost Evropy, její složky života: vodu a dostupnost možné chemické energie pro život," říká. "Děláme to tím, že se snažíme porozumět oceánu a ledové skořápce, složení a geologii." A společně dokládají úroveň současné činnosti Evropy “.
Clipper nese užitečnou zátěž devíti nástrojů, včetně kamery, která zachytí většinu povrchu; spektrometry k porozumění jeho složení; radar propouštějící led pro mapování ledové skořápky ve třech rozměrech a nalezení vody pod ledovou skořápkou; magnetometr charakterizovat oceán.
Protože však kosmická loď Galileo poskytla důkaz o oceánu v 90. letech, víme, že Evropa není jediná svého druhu.
"Za posledních deset let jsme byli překvapeni, když jsme zjistili, že je nemožné cestovat do vnější sluneční soustavy a nesrážet se s oceánským světem," říká vědec Clipper Kurt Niebuhr.
Na Saturnově měsíci Enceladus například led z podpovrchového oceánu propukne do vesmíru trhlinami na jižním pólu.
Saturnský měsíc může také vidět zvláštní misi v roce 2020, ale Dr. Niebuhr si myslí, že Evropa je atraktivnějším cílem: „Evropa je mnohem větší než Enceladus a má nejvíce: více geologické aktivity, více vody, více místa pro tuto vodu, více tepla. více surovin a větší stabilita v životním prostředí. “
Je zde něco jiného, co dělá tento měsíc vyniknout: jeho okolí. Oběžná dráha Evropy prochází hluboko do Jupiterova magnetického pole, které zachycuje a urychluje částice.
Výsledkem jsou intenzivní radiační pásy, které pečou elektroniku kosmické lodi a omezují dobu trvání mise na měsíce nebo dokonce týdny. Toto záření však také způsobuje reakce na evropském povrchu a vytváří oxidanty. Na Zemi biologie používá chemické reakce mezi oxidanty a sloučeninami známými jako redukční činidla, aby poskytla potřebnou energii pro život.
Oxidanty vytvořené na povrchu jsou však prospěšné pro evropské mikroorganismy, pouze pokud mohou sestoupit do oceánu. Naštěstí proces proudění, který tlačí horké ledové kapičky směrem nahoru, může také narušit povrchový materiál. Jakmile jsou v oceánu, mohou oxidanty reagovat s redukčními činidly produkovanými mořskou vodou a reagovat na tvrdém dně oceánu.
"Potřebujete oba póly baterie," vysvětluje Robert Pappalardo.
Pro vědce, jako je Dr. Pappalardo, jsou mise před sebou splněním snu po dvě desetiletí. Od doby, kdy byly koncem 90. let vyvinuty první koncepty mise v Evropě, byly návrhy zmařeny jeden po druhém.
V roce 2000 Spojené státy a Evropa dokonce shromáždily zdroje pro misi, která by poslala do Evropy a Jupiterova měsíce Ganymede samostatné kosmické lodi. Plán byl však kvůli rozpočtovým škrtům zrušen a evropská část se dostala do mise Juice.
"Nemyslím si, že za posledních 18 let proběhla mise v Evropě, která mi prošla prsty a očima," říká Niebuhr. "Byla to dlouhá cesta." Cesta ke startu byla vždy trnitá a byla také plná zklamání. Cítili jsme to především na příkladu Evropy “.
Objevování Evropy je nákladné - i když ne víc než jiné stěžejní mise NASA, jako je Cassini nebo Zvědavost.
Existují složité technické výzvy, jako je práce v Jupiterových radiačních pásech. Pappalardo říká, že nástroje kosmické lodi musí být chráněny materiály, jako je například titanový kov, ale „musí mít možnost vidět Evropu“.
Aby se zachoval Clipper v bezpečí, bude se NASA poněkud odchýlit od pravidel. "Měl to být takový: Galileo letěl kolem Evropy, takže další mise by měla být na orbitální." Takto podnikáme, “říká Niebuhr. Ale místo toho, aby vstoupil na evropskou oběžnou dráhu, Clipper sníží dopad záření zkráceného úkolu tím, že vstoupí na oběžnou dráhu Jupitera a uskuteční nejméně 45 blízkých misí na ledový měsíc za tři a půl roku.
"Uvědomili jsme si, že bychom se těmto technickým problémům mohli vyhnout při vstupu na oběžné dráhy Evropy, učinit misi proveditelnější a zároveň plnit všechny vědecké úkoly."
Intenzita slunečního světla v blízkosti Evropy je třicetkrát slabší než na Zemi. NASA se však rozhodla, že dokáže napájet Clipperovy solární panely, takže by nemusela používat generátory radioizotopů jako jiné mise. "Všechna ta léta výzkumu nás přinutila opustit staré koncepty a zaměřit se na to, co je skutečně dosažitelné, ne želané," říká Kurt Niebuhr.
V roce 2011, po zrušení americko-evropské mise, zpráva Národní rady pro výzkum potvrdila důležitost studia ledového měsíce. Navzdory tomu je NASA stále opatrná ohledně nákladů.
Lander nedostal finanční prostředky na prezidentovu žádost o rozpočet na rok 2018 pro NASA. Jim Green, ředitel planetárních věd v agentuře, říká, že „tato mise je nesmírně vzrušující, protože nám řekne o vědě, kterou bychom mohli dělat na povrchu satelitu.“
"Musíme projít dlouhým procesem, abychom pochopili, jaká měření musíme provést." Pak musíme spolupracovat se správou a naplánovat správný čas, dohodnout se na rozpočtu, abych se posunul kupředu. “
Během posledních dvaceti let byly navrženy vysoce inovativní koncepty landeru, které odrážejí vědeckou štědrost, kterou lze použít po přistání. Gearyne Jones z Mullard Space Research Laboratory pracuje na konceptu zvaném „penetrátor“.
"Do vesmíru se dosud nedostali, ale tato technologie je velmi slibná," vysvětluje. Střela vystřelená ze satelitu zasáhla povrch „velmi tvrdě, rychlostí asi 300 metrů za sekundu, 1 000 km / h“, která vyhodila led pro další analýzu palubními nástroji, které by měly být schopny odolat pádu.
Naproti tomu budoucí přistávající NASA tiše přistane pomocí technologie „sky crane“, která byla v roce 2012 použita k bezpečnému pádu roveru zvědavosti na Mars. Během přistání použije autonomní přistávací systém k detekci a prevenci povrchových rizik v reálném čase.
Clipper bude schopen zajistit průzkum místa přistání. "Líbí se mi myšlenka, že najde vhodnou oázu, kde je voda blízko hladiny." Možná bude teplo a budou tu organické materiály, “říká Pappalardo.
Plavidlo bude vybaveno citlivými nástroji a otáčivou pilou, která poskytne čerstvé vzorky pod povrchovým ledem ošetřeným zářením.
"Lander se bude muset dostat k nejčerstvějšímu, nedotčenému ledu." Aby toho dosáhl, bude muset kopat hluboko nebo vybuchnout na povrchu - vytvořit gejzír - který vypustí na povrch hodně čerstvého materiálu, “říká Kurt Niebuhr.
V posledních letech provedl Hubble Telescope předběžné pozorování erupcí vodního ledu vybuchujících z Evropy, podobně jako u Enceladus. Nemá však smysl navštěvovat místa desetiletých erupcí - zařízení musí navštívit místo s relativně čerstvým vyhazováním.
Vědci proto musí pochopit, co řídí tyto gejzíry: například Clipper určí, zda jsou gejzíry spojeny s některými horkými místy na povrchu.
Námořní expanze Země se hemží životem, takže je pro nás obtížné si představit sterilní 100 km hluboký oceán v Evropě. Vědecký práh pro detekci života je však nastaven na velmi vysokou úroveň. Dokážeme rozpoznat cizí život, pokud ho najdeme?
"Cílem přistávací mise není jen objevit život (k naší spokojenosti), ale přesvědčit všechny ostatní, že jsme to udělali," vysvětluje Niebuhr. "Pro nás nebude velmi dobré investovat do této mise, pokud vše, co vytváříme, je vědecká diskuse."
Tým tedy navrhl dva způsoby. Za prvé, jakákoli detekce života musí být založena na více nezávislých datových vedeních z přímých měření.
"Nemůžeš udělat jedno měření a říct: ano, je tu eureka, našli jsme to." Díváte se na celkem, “říká Niebuhr. Za druhé, vědci vyvinuli rámec pro interpretaci těchto výsledků, z nichž některé mohou být pozitivní a jiné negativní. „Je vytvořen strom rozhodování, který prochází všemi různými proměnnými. Sledováním všech těchto různých cest získáme konečný výsledek, jednu ze dvou věcí: buď jsme našli život, nebo ne, “říká.
ILYA KHEL