După douăzeci de ani de ascensiuni, dezvoltări și reduceri, oamenii de știință sunt în pericol de a trimite misiuni pentru a explora lumea oceanică a Europei. Ar putea fi aceasta cea mai bună șansă a noastră de a găsi viață oriunde în sistemul solar? La urma urmei, Europa este o lume foarte minusculă care orbitează pe planeta uriașă Jupiter, chiar mai mică decât Luna Pământului. De la distanță, Europa arată ca o pânză zdrențuită de dungi întunecate, ca un desen creion dezordonat al unui copil mic. Crapături liniare lungi în gheață se găsesc în apropiere, extinzându-se în unele cazuri pentru mii de kilometri. Mulți sunt plini de un contaminant necunoscut pe care oamenii de știință îl numesc „noroi maroniu”. În altă parte, suprafața este neuniformă și spulberată, ca și cum plăcile masive de gheață ar fi plutit, învârtindu-se și aruncând în netezime.
Gravitatea puternică a lui Jupiter ajută la generarea forțelor mareei care se întind și slăbesc de multe ori luna. Însă stresurile care au creat peisajul fragmentat al Europei sunt explicate cel mai bine prin învelișul de gheață care plutește într-un ocean cu apă lichidă.
„Faptul că suprafața Europei conține apă lichidă, așa cum o știm din misiunile anterioare, în special din observațiile magnetometrice colectate de Galileo în anii 90, face ca aceasta să fie una dintre cele mai interesante ținte potențiale pentru căutarea vieții”, spune profesorul Andrew Coates de la Mullard Space Research Laboratory din Surrey, Marea Britanie.
Adâncimea sărată a Europei poate ajunge la 80-170 de kilometri adâncime în satelit, ceea ce înseamnă că poate conține de două ori mai multă apă lichidă decât toate oceanele Pământului.
În timp ce apa este una dintre cele mai importante premise pentru viață, oceanele Europei pot avea altele, precum o sursă de energie chimică pentru microbi. Mai mult decât atât, oceanul poate interacționa cu suprafața printr-o serie de mijloace, inclusiv picături calde de gheață care se ridică în coajă de gheață de jos în sus. Prin urmare, studierea suprafeței poate oferi indicii despre ceea ce se întâmplă în ocean.
Acum, NASA lansează două misiuni pentru a explora această lume intrigantă. Ambele au fost discutate la cea de-a 48-a Conferință de știință lunară și planetară (LPSC) din Houston.
Prima este o misiune zburătoare numită Europa Clipper, care probabil va avea loc în 2022. A doua este o misiune de aterizare care va urma câțiva ani mai târziu.
Video promotional:
Dr. Robert Pappalardo de la Laboratorul de Propulsie Jet de la NASA este un om de știință clipper.
„Încercăm să înțelegem locuința potențială a Europei, ingredientele sale pentru viață: apa și disponibilitatea energiei chimice posibile pentru viață”, spune el. „Facem acest lucru încercând să înțelegem oceanul și coaja de gheață, compoziția și geologia. Și toate împreună demonstrează nivelul activității actuale a Europei”.
Clipper are o sarcină utilă de nouă instrumente, inclusiv o cameră care va capta cea mai mare parte a suprafeței; spectrometre pentru a înțelege compoziția sa; radar permeabil la gheață pentru cartografierea învelișului de gheață în trei dimensiuni și găsirea apei sub coajă de gheață; magnetometru pentru caracterizarea oceanului.
Cu toate acestea, din moment ce nava spațială Galileo a furnizat dovezi despre ocean în anii 90, știm că Europa nu este singura de acest fel.
„În ultimii zece ani, am fost surprinși să constatăm că este imposibil să călătorim în sistemul solar exterior și să nu ne ciocnim cu lumea oceanelor”, spune omul de știință Clipper Kurt Niebuhr.
Pe luna lui Saturn, Enceladus, de exemplu, gheața din oceanul de sub suprafață erupe în spațiu prin fisuri la polul sud.
Luna saturniană ar putea de asemenea să vadă o misiune specială în anii 2020, dar dr. Niebuhr consideră că Europa este o țintă mai atractivă: „Europa este mult mai mare decât Enceladus și are cea mai mare: mai multă activitate geologică, mai multă apă, mai mult spațiu pentru acea apă, mai multă căldură. mai multe materii prime și mai multă stabilitate în mediu."
Există altceva care face ca această lună să iasă în evidență: împrejurimile sale. Calea orbitală a Europei intră adânc în câmpul magnetic al lui Jupiter, care captează și accelerează particulele.
Rezultatul este centurile de radiații intense care prăjesc electronica navei spațiale, limitând durata misiunii la luni sau chiar săptămâni. Totuși, această radiație provoacă și reacții pe suprafața Europei, creând oxidanți. Pe Pământ, biologia folosește reacții chimice între oxidanți și compuși cunoscuți ca agenți reducători pentru a oferi energia necesară vieții.
Cu toate acestea, oxidanții creați la suprafață sunt benefici pentru microorganismele Europei numai dacă pot coborî în ocean. Din fericire, procesul de convecție care împinge picăturile de gheață caldă în sus poate eroda și materialul de suprafață. Odată ajunși în ocean, oxidanții pot reacționa cu agenți reducători produși de apa de mare, reacționând pe fundul oceanului dur.
„Ai nevoie de ambele poli ale bateriei”, explică Robert Pappalardo.
Pentru oamenii de știință precum Dr. Pappalardo, misiunile care urmează sunt un vis devenit realitate timp de două decenii. De când primele concepte pentru o misiune în Europa au fost dezvoltate la sfârșitul anilor 90, propunerile au fost zădărnite unul câte unul.
În anii 2000, Statele Unite și Europa au reunit resurse pentru o misiune care ar trimite nave spațiale separate în Europa și pe luna lui Jupiter Ganymede. Dar planul a fost anulat din cauza reducerilor bugetare, iar partea europeană s-a revărsat în misiunea Juice.
„Nu cred că a existat o misiune în Europa în ultimii 18 ani care mi-a trecut degetele și ochii”, spune Niebuhr. „A fost o călătorie lungă. Drumul spre lansare a fost întotdeauna unul spinos și, de asemenea, a fost plin de dezamăgiri. Ne-am simțit cel mai mult pe exemplul Europei”.
Explorarea Europei este costisitoare - deși nu mai mult decât alte misiuni-pilot NASA, cum ar fi Cassini sau Curiosity.
Există provocări inginerești complexe, cum ar fi lucrul în centurile de radiații ale lui Jupiter. Instrumentele navei spațiale trebuie protejate cu materiale precum metalul din titan, spune Pappalardo, dar „trebuie să poată vedea Europa”.
Prin urmare, pentru a păstra Clipper în siguranță, NASA se va abate oarecum de la reguli. „Trebuia să fie așa: Galileo a zburat pe lângă Europa, așa că următoarea misiune ar trebui să fie în orbital. Așa facem afaceri”, spune Niebuhr. Dar în loc să intre pe orbita Europei, Clipper va reduce impactul radiațiilor de scurtare a misiunii prin intrarea pe orbita lui Jupiter și va face cel puțin 45 de misiuni apropiate pe luna gheață în trei ani și jumătate.
„Ne-am dat seama că putem evita aceste probleme tehnice de intrare pe orbita Europei, să facem misiunea mai fezabilă și, în același timp, să îndeplinim toate sarcinile științifice”.
Intensitatea luminii solare în apropierea Europei este de treizeci de ori mai slabă decât pe Pământ. Dar NASA a decis că ar putea alimenta panourile solare Clipper, deci nu ar trebui să folosească generatoare de radioizotopi ca alte misiuni. „Toți acești ani de cercetare ne-au obligat să abandonăm conceptele vechi și să ne concentrăm pe ceea ce este de fapt realizabil, nu este dorit”, spune Kurt Niebuhr.
În 2011, în urma anulării misiunii SUA-Europene, un raport al Consiliului Național de Cercetare a confirmat importanța studierii lunii înghețate. În ciuda acestui fapt, NASA este încă prudentă cu privire la costuri.
Posesorul nu a primit finanțare în solicitarea bugetului președintelui 2018 pentru NASA. Însă Dr. Jim Green, director de științe planetare din cadrul agenției, spune că „această misiune este extrem de interesantă, deoarece ne va spune despre știința pe care am putea-o face pe suprafața unui satelit”.
„Trebuie să parcurgem un proces lung pentru a înțelege ce măsurători trebuie să luăm. Atunci trebuie să lucrăm cu administrația și să programăm momentul potrivit, să fim de acord cu bugetul pentru a merge mai departe.
În ultimii douăzeci de ani, au fost propuse concepte de inovare extrem de inovatoare, care reflectă generozitatea științifică care poate fi folosită după aterizare. Gearyne Jones de la Laboratorul de Cercetare Spațială Mullard a lucrat la un concept numit „penetrator”.
„Nu au mai trecut în spațiu înainte, dar tehnologia este foarte promițătoare”, explică el. Proiectilul, tras din satelit, lovește suprafața "foarte tare, cu o viteză de aproximativ 300 de metri pe secundă, 1000 km / h", aruncând gheață pentru analize suplimentare prin instrumente de bord care ar trebui să poată rezista căderii.
În schimb, viitorul proprietar al NASA va ateriza ușor folosind tehnologia "macaraua cerului", care a fost folosită pentru a arunca în siguranță roverul Curiosity pe Marte în 2012. În timpul aterizării, va folosi un sistem de aterizare autonom pentru detectarea și prevenirea pericolelor de suprafață în timp real.
Clipper va putea oferi recunoaștere pentru locul de aterizare. „Îmi place ideea că va găsi o oază potrivită unde apa este aproape de suprafață. Poate că va fi cald și vor exista materiale organice”, spune Pappalardo.
Nava va fi echipată cu instrumente sensibile și un ferăstrău rotativ care va furniza probe proaspete de sub gheața de suprafață tratată cu radiații.
„Deținătorul va trebui să ajungă la cea mai proaspătă probă de gheață. Pentru a face acest lucru, va trebui să sape adânc sau să erupă la suprafață - să creeze un gheizer - care va arunca o mulțime de materiale proaspete pe suprafață”, spune Kurt Niebuhr.
În ultimii ani, Telescopul Hubble a făcut observații preliminare despre erupții ale gheții de apă care au erupt de sub Europa, similar cu cele ale Enceladus. Dar nu are rost să vizitați locurile de erupții de zece ani - dispozitivul trebuie să viziteze un loc cu o expulzare relativ proaspătă.
Prin urmare, oamenii de știință trebuie să înțeleagă ce conduce aceste gheizere: de exemplu, Clipper va stabili dacă gheizerele sunt asociate cu anumite puncte fierbinți de pe suprafață.
Extinderea mării a Pământului este plină de viață, de aceea ne este greu să ne imaginăm un ocean steril adânc de 100 km în Europa. Dar pragul științific pentru detectarea vieții este stabilit foarte mare. Vom putea să recunoaștem viața extraterestră dacă o vom găsi?
„Scopul misiunii de aterizare nu este doar descoperirea vieții (spre satisfacția noastră), ci și convingerea tuturor celor care am făcut-o”, explică Niebuhr. „Nu ne va fi foarte bine să investim în această misiune dacă tot ceea ce creăm este controversat științific.”
Astfel, echipa a sugerat două moduri. În primul rând, orice detectare a vieții trebuie să se bazeze pe mai multe linii de date independente din măsurători directe.
„Nu puteți face o singură măsură și spuneți: da, există eureka, am găsit-o. Te uiți la total”, spune Niebuhr. În al doilea rând, oamenii de știință au dezvoltat un cadru pentru interpretarea acestor rezultate, unele dintre ele putând fi pozitive, iar altele negative. „Un arbore de decizie este creat prin diferite variabile. Urmărind toate aceste căi diferite, obținem rezultatul final, unul dintre două lucruri: fie am găsit viață, fie nu am reușit”, spune el.
ILYA KHEL
