С тех пор какКассини Миссия вошла в систему Сатурна и начала изучать ее луны, Энцелад стал основным источником интереса. Как только зонд обнаружил струи воды и органических молекул, вырывающихся из южной полярной области Луны, ученые начали размышлять о том, что Энцелад может обладать океаном с теплой водой внутри - во многом как луна Юпитера Европа и другие тела в нашей Солнечной системе.
В будущем НАСА надеется направить еще одну миссию в эту систему для дальнейшего изучения этих шлейфов и внутреннего пространства Энцелада. Эта миссия, вероятно, будет включать в себя новый инструмент, который недавно был анонсирован НАСА, известный как Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Этот прибор, который был предложен группой из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, недавно получил поддержку для дальнейшего развития.
До Кассини В ходе миссии ученые считали, что поверхность Энцелада замерзла. Однако, Кассини данные выявили легкое колебание на орбите Луны, что указывало на присутствие внутреннего океана. Как и в Европе, это вызвано приливными силами, которые вызывают изгиб ядра, который генерирует достаточно тепла, чтобы удерживать жидкую воду внутри. Вокруг южного полюса это приводит к растрескиванию льда и образованию трещин.
Кассини Миссия также обнаружила шлейфы, исходящие из примерно 100 различных трещин, которые непрерывно выбрасывают в космос ледяные частицы, пары воды, углекислый газ, метан и другие газы. Чтобы более подробно изучить их, НАСА разработало несколько амбициозных инструментов, которые будут полагаться на миллиметровые или радиочастотные (РЧ) волны, чтобы определить их состав и узнать больше о внутреннем океане Энцелада.
По словам главного исследователя SELFI Гордона Чина, SELFI представляет собой значительное улучшение по сравнению с существующими субмиллиметрово-волновыми устройствами. После развертывания он будет измерять следы химикатов в струях воды и ледяных отрядов, которые периодически исходят от южных трещин Энцеладуса, также известных как «тигровые полосы». В дополнение к раскрытию химического состава океана, этот инструмент также покажет его потенциал для поддержки жизни.
На Земле гидротермальные жерла являются домом для процветающих экосистем и даже подозреваются как место, где жизнь впервые появилась на Земле. Поэтому ученые так стремятся изучать гидротермальную активность на таких спутниках, как Энцелад, поскольку они могут представлять наиболее вероятное место для обнаружения внеземной жизни в нашей Солнечной системе. Как Чин указал в заявлении для прессы НАСА:
«Субмиллиметровые длины волн, которые находятся в диапазоне очень высокочастотного радио, дают нам возможность измерять количество различных видов молекул в холодном газе. Мы можем просмотреть все шлейфы, чтобы увидеть, что исходит от Энцелада. Водяной пар и другие молекулы могут раскрыть некоторые химические свойства океана и направить космический корабль на оптимальный путь, чтобы пролететь сквозь шлейфы и провести другие измерения напрямую ».
Молекулы, такие как вода, углекислый газ и другие элементы, передают определенные радиочастоты, к которым чувствительны субмиллиметровые спектрометры. Спектральные линии очень дискретны, и интенсивность, с которой они транслируются, может использоваться для количественной оценки их существования. Другими словами, такие инструменты, как SELFI, смогут определять не только химический состав внутреннего океана Энцелада, но и количество этих химических веществ.
В течение десятилетий спектрометры использовались в космических науках для измерения химического состава планет, звезд, комет и других целей. Совсем недавно ученые пытались получить спектры с далеких планет, чтобы определить химический состав их атмосфер. Это очень важно, когда речь идет о поиске потенциально обитаемых экзопланет, поскольку для жизни нам необходимы пары воды, азот и газообразный кислород.
Однако сканирование в субмиллиметровой полосе является относительно новым процессом, поскольку чувствительные к субмиллиметру инструменты сложны и сложны в сборке. Но с помощью финансирования исследований и разработок НАСА Чин и его коллеги повышают чувствительность прибора, используя усилитель, который увеличит сигнал до 557 ГГц. Это позволит SELFI обнаружить даже мельчайшие следы воды и газов, поступающие с поверхности Энцелада.
Другие улучшения включают более энергоэффективную и гибкую систему обработки радиочастотных данных, а также сложный цифровой спектрометр для радиочастотного сигнала. В этом последнем улучшении будет использоваться высокоскоростная программируемая схема для преобразования РЧ-данных в цифровые сигналы, которые можно анализировать для измерения количества, температуры и скорости газа от шлейфов Энцеладуса.
Эти усовершенствования позволят SELFI одновременно обнаруживать и анализировать 13 различных типов молекул, которые включают различные изотопы воды, метанол, аммиак, озон, перекись водорода, диоксид серы и хлорид натрия (он же соль). Помимо Энцелада, Чин верит, что команда может значительно улучшить инструмент для предлагаемых будущих миссий. «SELFI действительно новый», - сказал он. «Это один из самых амбициозных субмиллиметровых инструментов из когда-либо созданных».
Например, в последние годы ученые заметили активность шлейфа, исходящего с поверхности Европы. Здесь также считается, что эта деятельность является результатом геотермальной активности, которая посылает струи теплой воды из внутреннего океана Луны на поверхность. НАСА уже надеется изучить эти перья и те, что на Энцеладе, используя космический телескоп Джеймса Вебба, который будет развернут в 2019 году.
Другой возможностью было бы оснащение предлагаемой Europa Clipper, которая должна была начаться в период с 2022 по 2025 год, таким инструментом, как SELFI. Комплект инструментов для этого зонда уже требует спектрометра, но улучшенное субмиллиметровое и радиочастотное устройство может позволить более детально рассмотреть перья Европы. Эти данные могут, в свою очередь, разрешить давние дебаты о том, способен ли интерьер Европы поддерживать жизнь.
В ближайшие десятилетия одним из важнейших приоритетов освоения космоса является исследование «Мирового океана» Солнечной системы на предмет признаков жизни. Чтобы добиться этого, НАСА и другие космические агентства заняты разработкой необходимых инструментов для выявления всех химических и биологических показателей. В течение десятилетия, если повезет, мы можем просто обнаружить, что жизнь на Земле - не исключение, а часть большей нормы.
