След двайсет години възходи и падения, развитие и намаляване, учените са на върха на изпращане на мисии за изследване на океанския свят на Европа. Може ли това да е най-добрият ни шанс да намерим живот навсякъде в Слънчевата система? В крайна сметка Европа е много мъничък свят, обикалящ около орбитата на гигантската планета Юпитер, дори по-малък от Земната Луна. Отдалеч Европа прилича на назъбена паяжина от тъмни ивици, като разхвърляна рисунка с молив на малко дете. Дългите линейни пукнатини в леда се намират наблизо, като в някои случаи се простират до хиляди километри. Мнозина са пълни с неизвестен замърсител, който учените наричат "кафява кал". На други места повърхността е неравна и раздробена, сякаш масивни ледени плочи се носят, въртят се и прелитат в киша.
Мощната гравитация на Юпитер помага да се генерират приливни сили, които разтягат и отслабват Луната многократно. Но стресовете, които създадоха разпокъсания пейзаж на Европа, се обясняват най-добре с ледената обвивка, плаваща в океан с течна вода.
„Фактът, че под повърхността на Европа има течна вода, както знаем от предишните мисии, по-специално от наблюденията на магнитометър, събрани от Галилео през 90-те години, я прави една от най-интересните потенциални цели за търсенето на живот“, казва професор Андрю Коутс. от лабораторията за космически изследвания Mullard в Съри, Великобритания.
Солената дълбочина на Европа може да достигне 80-170 километра дълбочина в сателита, което означава, че може да съдържа два пъти повече течна вода от всички земни океани.
Докато водата е една от най-важните предпоставки за живота, океаните на Европа може да имат други, като източник на химическа енергия за микробите. Освен това океанът може да взаимодейства с повърхността чрез редица средства, включително топли капки лед, които се издигат нагоре по ледената обвивка отдолу нагоре. Следователно изучаването на повърхността може да даде улики за случващото се в океана.
Сега НАСА стартира две мисии за изследване на този интригуващ свят. И двете бяха обсъдени на 48-ата конференция за лунна и планетарна наука (LPSC) в Хюстън.
Първата е летяща мисия, наречена Europa Clipper, която вероятно ще се проведе през 2022 година. Втората е мисия за кацане, която ще последва няколко години по-късно.
Промоционално видео:
Д-р Робърт Папалардо от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА е учен за клипер.
„Опитваме се да разберем потенциалното обитаване на Европа, нейните съставки за живот: вода и наличието на възможна химическа енергия за живот“, казва той. „Ние правим това, опитвайки се да разберем океанската и ледената обвивка, състава и геологията. И всички заедно демонстрират нивото на текущата активност на Европа”.
Clipper носи полезен товар от девет инструмента, включително камера, която ще заснеме по-голямата част от повърхността; спектрометри за разбиране на неговия състав; ледопропусклив радар за картографиране на ледената обвивка в три измерения и намиране на вода под ледената обвивка; магнитометър за характеризиране на океана.
Въпреки това, тъй като космическият апарат "Галилео" представи доказателства за океана през 90-те години, ние знаем, че Европа не е единствената по рода си.
„През последните десет години с изненада установихме, че е невъзможно да пътуваме до външната Слънчева система и да не се сблъскаме с океанския свят“, казва ученият от Клипер Курт Нибухр.
На луната на Сатурн Енцелад например ледът от подземния океан изригва в космоса чрез пукнатини на южния полюс.
Сатурнската луна може също да види специална мисия през 2020 г., но д-р Нибур смята, че Европа е по-привлекателна цел: „Европа е много по-голяма от Енцелад и има най-много: повече геоложки дейности, повече вода, повече пространство за тази вода, повече топлина. повече суровини и повече стабилност в околната среда."
Има още нещо, което кара тази луна да се откроява: нейното обкръжение. Орбиталният път на Европа отива дълбоко в магнитното поле на Юпитер, което улавя и ускорява частиците.
Резултатът е интензивни радиационни пояси, които пекат електрониката на космически кораби, ограничавайки продължителността на мисията до месеци или дори седмици. Това лъчение обаче предизвиква реакции и на повърхността на Европа, създавайки окислители. На Земята биологията използва химични реакции между окислители и съединения, известни като редуциращи агенти, за да осигурят необходимата енергия за живот.
Въпреки това окислителите, създадени на повърхността, са полезни за микроорганизмите на Европа само ако могат да се спуснат в океана. За щастие, процесът на конвекция, който изтласква топлите ледени капчици нагоре, също може да ерозира повърхностния материал. Веднъж попаднали в океана, окислителите могат да реагират с редуциращите агенти, произведени от морската вода, реагирайки на твърдото океанско дъно.
„Имате нужда от двата полюса на батерията“, обяснява Робърт Папалардо.
За учени като д-р Папалардо предстоящите мисии са сбъдната мечта от две десетилетия. Тъй като първите концепции за мисия в Европа бяха разработени в края на 90-те години, предложенията бяха осуети едно по едно.
През 2000 г. Съединените щати и Европа дори събраха ресурси за мисия, която ще изпрати отделни космически кораби в Европа и луната на Юпитер Ганимед. Но планът беше отменен поради съкращения на бюджета и европейската част се разля в мисията на сока.
„Не мисля, че през последните 18 години е имало мисия в Европа, която е минала през пръстите и очите ми“, казва Нибур. „Измина дълъг път. Пътят към изстрелването винаги е бил трънлив и също е бил пълен с разочарования. Най-много го усетихме по примера на Европа “.
Изследването на Европа е скъпо - макар и не повече от други водещи мисии на НАСА като Cassini или Curiosity.
Има сложни инженерни предизвикателства, като например работа в радиационните пояси на Юпитер. Инструментите на космическия кораб трябва да бъдат екранирани с материали като метал от титан, казва Папалардо, но „те трябва да могат да виждат Европа“.
Следователно, за да запази Clipper в безопасност, НАСА ще се отклони донякъде от правилата. „Би трябвало да е така: Галилео прелетя покрай Европа, така че следващата мисия трябва да бъде в орбита. Ето как правим бизнес “, казва Нибур. Но вместо да влезе в орбитата на Европа, Клипер ще намали въздействието на радиацията, скъсяваща мисията, като влезе в орбитата на Юпитер и ще направи поне 45 близки мисии до ледената луна за три и половина години.
"Разбрахме, че можем да избегнем тези технически проблеми при навлизането в орбитата на Европа, да направим мисията по-осъществима и в същото време да изпълним всички научни задачи."
Интензитетът на слънчевата светлина в близост до Европа е тридесет пъти по-слаб, отколкото на Земята. Но НАСА реши, че може да захранва слънчевите панели на Clipper, така че няма да се налага да използва радиоизотопни генератори като други мисии. „Всички тези години на изследване ни принуждават да изоставим старите концепции и да се съсредоточим върху онова, което всъщност е постижимо, а не желаното“, казва Курт Нибур.
През 2011 г. след отмяната на американско-европейската мисия доклад на Националния съвет за научни изследвания потвърди значението на изучаването на ледената луна. Въпреки това НАСА все още е предпазлива за разходите.
Земята не получи финансиране в искането на президента за бюджета за 2018 г. на НАСА. Но д-р Джим Грийн, директор на планетарните науки в агенцията, казва, че „тази мисия е изключително вълнуваща, защото ще ни разкаже за науката, която бихме могли да правим на повърхността на спътник“.
„Трябва да преминем дълъг процес, за да разберем какви измервания трябва да предприемем. Тогава трябва да работим с администрацията и да насрочим правилното време, да се споразумеем за бюджета, за да продължим напред."
През последните двадесет години бяха предложени високо иновативни концепции за кацане, които отразяват научната щедрост, която може да се използва след кацане. Gearyne Jones от лабораторията за космически изследвания Mullard работи над концепция, наречена „пенетратор“.
„Те не са излизали в космоса преди, но технологията е много обещаваща“, обяснява той. Снарядът, изстрелян от спътника, удря повърхността „много силно, със скорост около 300 метра в секунда, 1000 км / ч“, изхвърляйки лед за по-нататъшен анализ чрез бордови инструменти, които трябва да могат да устоят на падането.
Обратно, бъдещият кацател на НАСА ще кацне тихо с помощта на технологията "небесен кран", използвана за безопасно пускане на марсохода Curiosity на Марс през 2012 година. По време на кацането тя ще използва автономна система за кацане за откриване и предотвратяване на повърхностни опасности в реално време.
Clipper ще може да осигури разузнаване за мястото за кацане. „Обичам идеята, че той ще намери подходящ оазис, където водата е близо до повърхността. Може би ще е топло и ще има органични материали “, казва Папалардо.
Съдът ще бъде оборудван с чувствителни инструменти и въртящ се трион, който ще предостави свежи проби изпод обработения с радиация лед.
„Земята ще трябва да стигне до най-свежата, девствена ледена проба. За целта той ще трябва да копае дълбоко или да изригне на повърхността - да създаде гейзер - който да изхвърли много свеж материал на повърхността “, казва Курт Нибухр.
През последните години телескопът Хъбъл направи предварителни наблюдения на изригвания на воден лед, изригващ се от под Европа, подобен на този на Енцелад. Но няма смисъл да посещавате местата на десетгодишни изригвания - устройството трябва да посети място със сравнително свежо изхвърляне.
Ето защо учените трябва да разберат какво движи тези гейзери: например Clipper ще определи дали гейзерите са свързани с горещи точки на повърхността.
Морските простори на Земята кипят от живот, така че за нас е трудно да си представим стерилен 100 км дълбок океан в Европа. Но научният праг за откриване на живот е поставен много високо. Ще успеем ли да разпознаем извънземния живот, ако го намерим?
„Целта на мисията за кацане е не просто да открием живота (за наше удовлетворение), а да убедим всички останали, че сме го направили“, обяснява Нибур. "Няма да е много добре за нас да инвестираме в тази мисия, ако всичко, което създаваме, е научна полемика."
По този начин екипът предложи два начина. Първо, всяко откриване на живот трябва да се основава на множество независими линии от данни от директни измервания.
„Не можете да направите едно измерване и да кажете: да, има еврика, намерихме го. Гледате на общата сума “, казва Нибур. Второ, учените са разработили рамка за интерпретиране на тези резултати, някои от които могат да бъдат положителни, а други отрицателни. „Създава се дърво на решения, което преминава през всички различни променливи. Следвайки всички тези различни пътища, ние получаваме крайния резултат, едно от двете неща: или намерихме живот, или не го направихме “, казва той.
ИЛЯ КХЕЛ