Húsz év fel- és lejtés, fejlesztés és leépítés után a tudósok küszöbön állnak, hogy küldetéseket küldenek Európa óceáni világának felfedezésére. Lehet ez a legjobb esélyünk arra, hogy bárhol a Naprendszerben életet találjunk? Végül is Európa egy nagyon apró világ, amely a Jupiter óriási bolygó körül kering, még kisebb, mint a Föld holdja. Távolról Európa úgy néz ki, mint egy sötét csíkok egyenetlen hálója, mint egy kisgyermek rendetlen ceruzarajza. A jégben hosszú, lineáris repedések vannak a közelben, egyes esetekben ezer kilométer hosszan. Sokan tele vannak ismeretlen szennyező anyagokkal, amelyeket a tudósok "barna iszapnak" hívnak. Másutt a felület egyenetlen és széttöredezett, mintha hatalmas jéglapok sodródnának, forognának és lassan megfordulnának.
A Jupiter erőteljes gravitációja segíti az árapály erők létrehozását, amelyek többször nyújtják és gyengítik a holdot. Azonban az Európa szétaprózott táját létrehozó stresszek leginkább a folyékony víz óceánjában lebegő jéghéjjal magyarázhatók.
"Az a tény, hogy folyékony víz folyik az Európa felszínén, amelyet korábbi misszióinkból ismerünk, különösen a Galileo által az 1990-es években összegyűjtött magnetométerek megfigyelései alapján, ez az egyik legérdekesebb potenciális célpontja az élet keresésének" - mondja Andrew Coates professzor a Mullard Űrkutatási Laboratóriumból, Surrey, Egyesült Királyság.
Az Europa sós mélysége eléri a 80–170 kilométert a műholdas mélységben, ami azt jelenti, hogy kétszer annyi folyékony vizet tartalmazhat, mint az összes Föld óceánja.
Noha a víz az élet egyik legfontosabb előfeltétele, az Europa óceánjainak vannak mások, például a mikrobák kémiai energiaforrása. Ezenkívül az óceán számos módon kölcsönhatásba léphet a felülettel, ideértve a meleg jégcseppeket is, amelyek fentről felfelé emelkednek a jéghéjon. Ezért a felület tanulmányozása nyomon követheti az óceánban zajló eseményeket.
A NASA most két missziót indít ennek az érdekes világnak a felfedezésére. Mindkettőt a houstoni 48. hold- és bolygótudományi konferencián (LPSC) tárgyalták.
Az első az Europa Clipper nevű repülési küldetés, amelyre valószínûleg 2022-ben kerül sor. A második egy leszállási misszió, amely néhány évvel később következik.
Promóciós videó:
Dr. Robert Pappalardo, a NASA sugárhajtómű-laboratóriuma Clipper tudós.
"Megpróbáljuk megérteni Európa lehetséges életképességét, annak életkomponenseit: a vizet és a lehetséges kémiai energiát az élet számára" - mondja. „Megtesszük ezt az óceán és a jéghéj, a összetétel és a geológia megértésével. És együtt mutatják be Európa jelenlegi aktivitásának szintjét”.
A Clipper kilenc szerszámot hordoz magában, beleértve egy kamerát, amely a felület nagy részét rögzíti; spektrométerek, hogy megértsék annak összetételét; jégáteresztő radar a jéghéj háromdimenziós térképezésére és a jéghéj alatt víz megtalálására; magnetométer az óceán jellemzésére.
Mivel azonban a Galileo űrhajó bizonyított az óceánról az 1990-es években, tudjuk, hogy Európa nem az egyetlen a maga nemében.
"Az elmúlt tíz évben meglepve tapasztaltuk meg, hogy lehetetlen eljutni a külső Naprendszerhez, és nem ütközni az óceánvilággal" - mondta Kurt Niebuhr Clipper tudós.
Például a Szaturnusz holdján, az Enceladuson a felszín alatti óceánból származó jég a déli pólus repedésein keresztül robbant fel az űrbe.
A Szaturnusz holdja is különleges küldetést jeleníthet meg a 2020-as években, de Dr. Niebuhr szerint Európa vonzóbb célpont: „Európa sokkal nagyobb, mint Enceladus, és a legtöbb: több geológiai aktivitással, több vízzel, több hely ezzel a vízzel, több hővel. több nyersanyag és nagyobb stabilitás a környezetben."
Van valami, ami kiemeli ezt a holdot: a környéke. Az Europa keringési útja mélyen a Jupiter mágneses mezőjébe megy, amely megragadja és felgyorsítja a részecskéket.
Az eredmény az intenzív sugárzási övek, amelyek megsütik az űrhajók elektronikáját, korlátozva a küldetés időtartamát hónapokra vagy akár hetekre is. Ez a sugárzás az Europa felületén is reakciókat vált ki, oxidálószereket hozva létre. A Földön a biológia kémiai reakciókat alkalmaz az oxidánsok és redukálószerként ismert vegyületek között az élethez szükséges energia biztosításához.
A felszínen képződött oxidánsok azonban csak akkor jönnek hasznosnak az Európa mikroorganizmusaihoz, ha képesek leszállni az óceánba. Szerencsére a meleg jégcseppeket felfelé nyomó konvekciós folyamat emeli a felszíni anyagot. Az óceánba kerülve az oxidáló szerek reagálhatnak a tengervíz által termelt redukáló szerekkel, reagálva a kemény óceán fenekén.
„Szüksége van az akkumulátor mindkét pólusára” - magyarázza Robert Pappalardo.
Az olyan tudósok számára, mint Dr. Pappalardo, az elõzõ küldetések két évtizeden át tartó álom. Mivel az 1990-es évek végén kidolgozták az Európába irányuló küldetés első koncepcióit, a javaslatokat egyenként megtévesztik.
A 2000-es években az Egyesült Államok és Európa még forrásokat gyűjtött össze egy olyan küldetés céljából, amely külön űrhajókat küld Európába és a Jupiter holdjára, Ganymede-re. A költségvetés csökkentése miatt azonban a tervet visszavonták, és az európai rész továbbjutott a Juice misszióba.
"Nem hiszem, hogy az elmúlt 18 évben olyan küldetés történt Európában, amely átlépte az ujjaimat és a szemem" - mondja Niebuhr. - Hosszú út volt. A bevezetési út mindig nehézkes volt, és csalódásokkal is tele volt. Leginkább Európa példáján éreztük.”
Európa feltárása költséges - bár nem több, mint más NASA kiemelt missziók, például a Cassini vagy a Curiosity.
Komplex mérnöki kihívások vannak, például a Jupiter sugárzó öveiben történő munkavégzés. Az űrhajó műszereit olyan anyagokkal kell árnyékolni, mint a titánfém, mondja Pappalardo, de "látniuk kell az Európát".
Ezért a Clipper biztonságának megőrzése érdekében a NASA kissé eltér a szabályoktól. „Úgy kellett volna lennie, hogy így van: a Galileo repült el az Europa mellett, tehát a következő küldetésnek keringőben kell lennie. Így működünk üzletileg”- mondja Niebuhr. Ahelyett, hogy belépne az Europa pályájára, a Clipper csökkenti a küldetés-rövidítõ sugárzás hatását azáltal, hogy belép a Jupiter pályájára, és három és fél év alatt legalább 45 közvetlen járatot hajt végre a jeges hold felé.
"Rájöttünk, hogy elkerülhetjük ezeket a műszaki problémákat, amikor belépünk az európai pályára, megvalósíthatjuk a missziót, és ezzel egyidejűleg teljesítjük az összes tudományos feladatot."
Az Európa közelében a napfény intenzitása harmincszor gyengébb, mint a Földön. A NASA azonban úgy döntött, hogy táplálja a Clipper napelemeit, így nem kell radioizotóp-generátorokat használni, mint más küldetéseknél. "A kutatás ezen éveiben arra kényszerítettünk, hogy feladjuk a régi koncepciókat, és arra összpontosítsunk, ami valóban elérhető, nem kívánatos" - mondja Kurt Niebuhr.
2011-ben, az amerikai-európai küldetés visszavonását követően, a Nemzeti Kutatási Tanács jelentése megerősítette a jeges hold tanulmányozásának fontosságát. Ennek ellenére a NASA továbbra is óvatos a költségekkel kapcsolatban.
A leszálló nem kapott támogatást az elnök NASA 2018. évi költségvetési kérelmében. De Dr. Jim Green, az ügynökség bolygótudományi igazgatója azt állítja, hogy "ez a küldetés rendkívül izgalmas, mert elmondja nekünk a tudományt, amelyet egy műholdas felületén végezhetünk".
„Hosszú folyamaton kell keresztülmennünk, hogy megértsük, milyen méréseket kell elvégeznünk. Akkor együtt kell működnünk az adminisztrációval, és megfelelő időben kell ütemeznünk, megállapodnunk kell a továbblépés költségvetéséről."
Az elmúlt húsz évben rendkívül innovatív leszállási koncepciókat javasoltak, amelyek tükrözik a leszállás után felhasználható tudományos nagyvonalúságot. Gearyne Jones a Mullard Űrkutatási Laboratóriumból egy "behatoló" elnevezésű koncepción dolgozik.
"Még nem mentek az űrbe, de a technológia nagyon ígéretes" - magyarázza. A műholdból lőtt lövedék "nagyon keményen, körülbelül 300 méter másodpercenként, 1000 km / h sebességgel" érinti a felületet, és jégt vet ki a fedélzeti műszerekkel történő további elemzés céljából, amely képes lesz ellenállni az esésnek.
Ezzel szemben a jövőbeli NASA leszállás lágyan leszáll az „égdaru” technológiát használva, amelyet arra használtak, hogy a Curiosity rover biztonságosan dobja a Marsra 2012-ben. A leszállás során egy autonóm leszállási rendszert fog használni a felszíni veszélyek valós időben történő felismerésére és megelőzésére.
A Clipper képes lesz felderíteni a leszállási helyet. „Szeretem azt a gondolatot, hogy megfelelő oáziát talál, ahol a víz közel van a felszínhez. Talán meleg lesz és vannak organikus anyagok is”- mondja Pappalardo.
A hajót érzékeny műszerekkel és egy forgó fűrészeléssel látják el, amely friss mintákat szolgáltat a sugárkezeléssel kezelt felszíni jég alatt.
„A leszállóknak el kell jutniuk a legfrissebb, tiszta jégmintához. Ehhez mélyre ásni vagy kitörnie kell a felszínen - létre kell hoznia egy gejzert -, amely sok friss anyagot dob a felszínre”- mondja Kurt Niebuhr.
Az elmúlt években a Hubble teleszkóp előzetes megfigyeléseket végez az Európa alatt kilépő vízjégkitörésekről, hasonlóan az Enceladushoz. De nincs értelme tízéves kitörések helyét meglátogatni - az eszköznek viszonylag friss kilökődésű helyet kell meglátogatnia.
Ezért a tudósoknak meg kell érteniük, hogy mi vezérli ezeket a gejzíreket: például Clipper meg fogja határozni, hogy a gejzírek kapcsolódnak-e bármilyen forró pontokhoz a felületen.
A Föld tengeri kiterjedései tele vannak az élettel, ezért nekünk nehéz elképzelni egy steril, 100 km mély óceánt Európában. De az élet kimutatásának tudományos küszöbértéke nagyon magas. Fel fogjuk ismerni az idegen életet, ha megtaláljuk?
"A leszállási misszió célja nem csak az élet felfedezése (megelégedésünkre), hanem mindenki más meggyőzése, hogy megtettük" - magyarázza Niebuhr. "Nem lesz nagyon jó, ha beruházunk ebbe a küldetésbe, ha csak tudományos vitákat készítünk."
Így a csapat kétféle módszert javasolt. Először, az élet észlelésének a közvetlen mérésekből származó több független adatsoron kell alapulnia.
„Nem végezhet egyetlen mérést és nem mondhatod: igen, van eureka, megtaláltuk. Az egészet nézi”- mondja Niebuhr. Másodszor, a tudósok keretet fejlesztettek ki ezen eredmények értelmezésére, amelyek közül néhány pozitív, mások negatív. „Létrejön egy döntési fa, amely minden különféle változón megy keresztül. E különféle utak mentén eljutunk a végeredményhez, a két dolog egyikéhez: vagy életünket találtunk, vagy nem.”- mondja.
ILYA KHEL