Pēc divdesmit gadu kāpumiem un kritumiem, attīstības un samazināšanas zinātnieki atrodas uz sliekšņa nosūtīt misijas, lai izpētītu Eiropas okeāna pasauli. Vai tā varētu būt mūsu labākā iespēja atrast dzīvību jebkur Saules sistēmā? Galu galā Eiropa ir ļoti niecīga pasaule, kas riņķo ap milzu planētu Jupiteru, pat mazāka par Zemes Mēnesi. No attāluma Eiropa izskatās kā robains tumšu svītru tīkls, kā mazuļa nekārtīgs zīmuļa zīmējums. Netālu tiek atrastas garas lineāras plaisas ledus daļā, dažos gadījumos to garums pārsniedz tūkstošiem kilometru. Daudzi ir piepildīti ar nezināmu piesārņotāju, ko zinātnieki sauc par "brūnajiem dubļiem". Citur virsma ir nevienmērīga un sadrumstalota, it kā masīvas ledus plāksnes dreifētu, grieztos un slīdētu.
Jupitera spēcīgais gravitācijas spēks palīdz radīt plūdmaiņas spēkus, kas vairākas reizes stiepjas un vājina Mēnesi. Bet stresus, kas radījuši Eiropas sadrumstaloto ainavu, vislabāk var izskaidrot ar ledus čaumalu, kas peld šķidra ūdens okeānā.
"Fakts, ka zem Europa virsmas ir šķidrs ūdens, kā mēs zinām no iepriekšējām misijām, it īpaši no magnetometra novērojumiem, ko Galileo apkopoja 1990. gados, padara to par vienu no visinteresantākajiem potenciālajiem dzīvības meklēšanas mērķiem," saka profesors Endrjū Coates. no Mullard kosmosa pētījumu laboratorijas Surrejā, Lielbritānijā.
Sāļās Europa dziļums satelītā var sasniegt 80–170 kilometrus, kas nozīmē, ka tajā var būt divreiz vairāk šķidruma ūdens nekā visos Zemes okeānos.
Kaut arī ūdens ir viens no vissvarīgākajiem dzīves priekšnoteikumiem, Eiropas okeāniem var būt arī citi, piemēram, ķīmiskās enerģijas avots mikrobiem. Turklāt okeāns var mijiedarboties ar virsmu, izmantojot vairākus līdzekļus, tostarp siltus ledus pilienus, kas ledus čaumalu paceļ augšup no apakšas uz augšu. Tāpēc virsmas izpēte var sniegt norādes uz to, kas notiek okeānā.
Tagad NASA sāk divas misijas, lai izpētītu šo intriģējošo pasauli. Abi tika apspriesti 48. Mēness un planētu zinātnes konferencē (LPSC) Hjūstonā.
Pirmā ir lidojošā misija ar nosaukumu Europa Clipper, kas, visticamāk, notiks 2022. gadā. Otrā ir nosēšanās misija, kas notiks pēc dažiem gadiem.
Reklāmas video:
Dr Robert Pappalardo no NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas ir zinātniskais pētnieks.
"Mēs cenšamies izprast Eiropas iespējamo apdzīvojamību, tās sastāvdaļas dzīvībai: ūdeni un iespējamās ķīmiskās enerģijas pieejamību dzīvībai," viņš saka. “Mēs to darām, mēģinot izprast okeāna un ledus čaumalu, sastāvu un ģeoloģiju. Viņi visi kopā demonstrē pašreizējās Eiropas aktivitātes līmeni”.
Clipper pārvadā deviņus instrumentus, ieskaitot kameru, kas uztver lielāko daļu virsmas; spektrometri, lai izprastu tā sastāvu; ledu caurlaidīgs radars ledus apvalka kartēšanai trīs dimensijās un ūdens atrašanai zem ledus apvalka; magnetometrs, lai raksturotu okeānu.
Tomēr, tā kā kosmosa kuģis Galileo 1990. gados sniedza pierādījumus par okeānu, mēs zinām, ka Eiropa nav vienīgā šāda veida.
"Pēdējo desmit gadu laikā mēs esam pārsteigti, atklājot, ka nav iespējams ceļot uz ārējo Saules sistēmu un nesaskarties ar okeāna pasauli," saka Clipper zinātnieks Kurts Niebuhr.
Piemēram, uz Saturna mēness Enceladus caur ledus no dienvidu pola izplūst kosmosā ledus no virszemes okeāna.
Arī Saturnas satelīts var redzēt īpašu misiju 2020. gados, taču doktors Nībergs domā, ka Eiropa ir pievilcīgāks mērķis: “Eiropa ir daudz lielāka nekā Enceladus, un tai ir visvairāk: vairāk ģeoloģisko aktivitāšu, vairāk ūdens, vairāk vietas šim ūdenim, vairāk siltuma. vairāk izejvielu un lielāka stabilitāte vidē."
Ir kaut kas cits, kas šo mēnesi izceļas: tā apkārtne. Eiropas orbitālais ceļš dziļi nonāk Jupitera magnētiskajā laukā, kas uztver un paātrina daļiņas.
Rezultāts ir intensīvas radiācijas jostas, kas cepina kosmosa kuģu elektroniku, ierobežojot misijas ilgumu līdz mēnešiem vai pat nedēļām. Tomēr šis starojums izraisa reakcijas arī uz Eiropas virsmas, radot oksidētājus. Uz Zemes bioloģijā tiek izmantotas ķīmiskas reakcijas starp oksidētājiem un savienojumiem, kas pazīstami kā reducētāji, lai nodrošinātu dzīvībai nepieciešamo enerģiju.
Tomēr uz virsmas radītie oksidētāji ir labvēlīgi Europa mikroorganismiem tikai tad, ja tie var nolaisties okeānā. Par laimi, konvekcijas process, kas liek siltu ledus pilienu uz augšu, var arī sagraut virsmas materiālu. Nokļuvuši okeānā, oksidētāji var reaģēt ar reducējošiem līdzekļiem, ko rada jūras ūdens, reaģējot uz cietā okeāna dibena.
“Jums nepieciešami abi akumulatora stabi,” skaidro Roberts Pappalardo.
Tādiem zinātniekiem kā doktors Pappalardo gaidāmās misijas ir sapnis, kas piepildās divas desmitgades. Kopš 1990. gadu beigās tika izstrādātas pirmās koncepcijas misijai uz Eiropu, priekšlikumi tika izjaukti pa vienam.
2000. gados Amerikas Savienotās Valstis un Eiropa pat apvienoja resursus misijai, kas uz Eiropu un Jupitera mēness Ganymede nosūtītu atsevišķus kosmosa kuģus. Bet plāns tika atcelts budžeta samazināšanas dēļ, un Eiropas daļa devās Sulu misijā.
“Es nedomāju, ka pēdējo 18 gadu laikā ir notikusi misija uz Eiropu, kas ir palaidusi garām man pirkstus un acis,” saka Nībergs. “Tas ir bijis garš ceļojums. Ceļš palaišanai vienmēr ir bijis grūts, un tas ir bijis arī vilšanos pilns. To mēs visvairāk jutām pēc Eiropas piemēra”.
Eiropas izpēte izmaksā dārgi - kaut arī ne vairāk kā citas NASA pamatiniciatīvas, piemēram, Cassini vai Curiosity.
Ir sarežģīti inženierijas izaicinājumi, piemēram, darbs Jupitera radiācijas jostās. Kosmosa kuģa instrumentiem jābūt ekranētiem ar tādiem materiāliem kā titāna metāls, saka Pappalardo, taču "tiem jāspēj redzēt Eiropu".
Tāpēc, lai saglabātu Clipper drošību, NASA nedaudz novirzīsies no noteikumiem. “Tam vajadzēja būt šādam: Galileo lidoja garām Eiropai, tāpēc nākamajai misijai vajadzētu būt orbītā. Tas ir veids, kā mēs veicam uzņēmējdarbību,”saka Nībergs. Bet tā vietā, lai iekļūtu Europa orbītā, Clipper samazinās misijas saīsināšanas starojuma ietekmi, ieejot Jupitera orbītā un trīsarpus gadu laikā veiks vismaz 45 tuvās misijas ledainā mēness laikā.
"Mēs sapratām, ka mēs varam izvairīties no šīm tehniskajām problēmām, iekļūstot Eiropas orbītā, padarīt misiju praktiskāku un vienlaikus izpildīt visus zinātniskos uzdevumus."
Saules gaismas intensitāte netālu no Eiropas ir trīsdesmit reizes vājāka nekā uz Zemes. Bet NASA nolēma, ka tā varētu darbināt Clippera saules paneļus, tāpēc tai nebūtu jāizmanto radioizotopu ģeneratori tāpat kā citām misijām. "Visi šie pētījumu gadi ir piespieduši mūs atteikties no vecajām koncepcijām un koncentrēties uz to, kas faktiski ir sasniedzams, nevis vēlams," saka Kurts Nībergs.
Pēc ASV un Eiropas misijas atcelšanas 2011. gadā Nacionālās pētniecības padomes ziņojumā tika apstiprināts, cik svarīgi ir pētīt apledojušo mēnesi. Neskatoties uz to, NASA joprojām ir piesardzīga attiecībā uz izmaksām.
Zemnieks nesaņēma finansējumu prezidenta 2018. gada budžeta pieprasījumā NASA. Bet doktors Džims Grīns, aģentūras planētu zinātņu direktors, saka: "Šī misija ir ārkārtīgi aizraujoša, jo tā mums pastāstīs par zinātni, ko mēs varētu darīt uz satelīta virsmas."
“Mums ir jāiziet ilgs process, lai saprastu, kādi mērījumi mums jāveic. Tad mums ir jāsadarbojas ar administrāciju un jāplāno pareizais laiks, jāvienojas par budžetu, lai virzītos uz priekšu."
Pēdējo divdesmit gadu laikā ir ierosinātas ļoti novatoriskas izkraušanas koncepcijas, kas atspoguļo zinātnisko dāsnumu, ko var izmantot pēc izkraušanas. Džeriāna Džounsa no Mullarda kosmosa pētījumu laboratorijas strādā pie koncepcijas, ko sauc par “iespiešanas līdzekli”.
"Viņi vēl nav nonākuši kosmosā, bet tehnoloģija ir ļoti daudzsološa," viņš skaidro. Šāviens, kas izšauts no satelīta, virszemē nonāk "ļoti smagi, ar ātrumu aptuveni 300 metri sekundē, ar ātrumu 1000 km / h", izmetot ledu turpmākai analīzei ar borta instrumentiem, kuriem vajadzētu izturēt kritienu.
Turpretī topošais NASA piezemēšanās nolaidīsies maigi, izmantojot “debesu celtņa” tehnoloģiju, kas tika izmantota, lai droši nomedītu Curiosity roveru uz Marsa 2012. gadā. Nosēšanās laikā tā izmantos autonomu nosēšanās sistēmu, lai reālajā laikā atklātu un novērstu virsmas bīstamību.
Clipper spēs nodrošināt iepazīšanos ar nosēšanās vietu. “Man patīk ideja, ka viņš atradīs piemērotu oāzi, kur ūdens atrodas tuvu virsmai. Varbūt būs silts un būs organiski materiāli,”saka Pappalardo.
Kuģis tiks aprīkots ar jutīgiem instrumentiem un rotējošu zāģi, kas nodrošinās svaigus paraugus no zem radiācijas apstrādāta virszemes ledus.
“Zemniekam būs jānokļūst svaigākajā, neskartajā ledus paraugā. Lai to izdarītu, viņam būs jārok dziļi vai jāizrok virsma - jāizveido geizers, kas uz virsmas izmet daudz svaiga materiāla,”saka Kurts Nībergs.
Pēdējos gados Habla teleskops ir veicis sākotnējus novērojumus par ūdens ledus izvirdumiem, kas izplūst no Eiropas, līdzīgi kā Enceladus. Bet nav jēgas apmeklēt desmit gadu izvirdumu vietas - ierīcei jāapmeklē vieta ar salīdzinoši svaigu izmešanu.
Tāpēc zinātniekiem ir jāsaprot, kas virza šos geizerus: piemēram, Clipper noteiks, vai geizeri ir saistīti ar jebkādiem karstajiem punktiem uz virsmas.
Zemes jūru plašumi ir dzīvības pilni, tāpēc mums ir grūti iedomāties sterilu 100 km dziļu okeānu Eiropā. Bet zinātniskais slieksnis dzīvības noteikšanai ir noteikts ļoti augsts. Vai mēs spēsim atpazīt svešu dzīvi, ja to atradīsim?
“Nosēšanās misijas mērķis nav tikai atklāt dzīvi (mūsu gandarījumam), bet pārliecināt visus pārējos, ka mēs to izdarījām,” skaidro Nībergs. "Mums nebūs ļoti labi ieguldīt šajā misijā, ja viss, ko mēs radīsim, ir zinātniski diskutabli."
Tādējādi komanda ieteica divus veidus. Pirmkārt, jebkurai dzīvības noteikšanai jābalstās uz vairākām neatkarīgām datu līnijām no tiešiem mērījumiem.
“Jūs nevarat veikt vienu mērījumu un pateikt: jā, ir eureka, mēs to atradām. Jūs skatāties uz kopējo summu,”saka Nībergs. Otrkārt, zinātnieki ir izstrādājuši sistēmu šo rezultātu interpretācijai, daži no tiem var būt pozitīvi, citi negatīvi. “Tiek izveidots lēmumu koks, kas iet cauri visiem dažādajiem mainīgajiem. Ejot visus šos dažādos ceļus, mēs iegūstam gala rezultātu, kas ir viena no divām lietām: vai nu mēs atradām dzīvi, vai arī mēs to neatradām,”viņš saka.
ILYA KHEL