Jak szukać śladów życia na Enceladusie

Jak szukać śladów życia na EnceladusieOriginal Press Release
Czy istnieje życie pod lodową skorupą Enceladusa? Sonda Cassini potwierdziła na jego powierzchni istnienie aktywnych szczelin wyrzucających lodowe gejzery.

Naukowcy muszą rozwiązać wiele problemów. Po pierwsze, lądowanie bezpośrednio na kryowulkanie jest zbyt ryzykowne. Po drugie, ewentualne ślady życia mogły zostać zniszczone podczas silnego wyrzutu wody ze szczelin oraz ekspozycji na nieprzyjazne oddziaływania przestrzeni kosmicznej. Dlatego właśnie naukowcy są przede wszystkim zainteresowani uzyskiwaniem próbek z wnętrza Enceladusa.

Według najpopularniejszych teorii aktywność kryowulkanów na księżycu Saturna jest zasilana przez ciekłą wodę znajdującą się w gigantycznych zbiornikach głęboko poniżej lodowej powierzchni. Być może pod lodową skorupą istnieje nawet gigantyczny ocean płynnej, słonej wody. Woda ta unosi się ku powierzchni poprze system szczelin i pęknięć w lodzie, a docierając na wierzch wyparowuje wybuchowo i natychmiast zamarza. Powstające w ten sposób fontanny lodu mogą strzelać na wysokość kilkuset kilometrów zanim cząstki lodu powoli opadną z powrotem na powierzchnię księżyca. Jest niezwykle mało prawdopodobne, by hipotetyczne mikroorganizmy, które mogły wyewoluować w hipotetycznym oceanie płynnej wody pod lodową skorupą Enceladusa, a zostały porwane przez wodę przeciskającą się przez szczeliny w lodzie, przetrwały kontakt z przestrzenią kosmiczną. Zapewne eksplodowałyby na powierzchni, i wszystko, co po nich by pozostało to związki organiczne, istnienie których wykryła sonda Cassini.

Z tego powodu naukowcy projektu ENEX chcą zbadać próbki pobranych zanim woda dotrze na powierzchnię. Aby to osiągnąć, niemieccy inżynierowie opracowali wstępną koncepcję rozwiązania technicznego: na powierzchni Enceladusa znalazłaby się stacja bazowa, która wprowadziłaby do lodowej skorupy sondę na głębokość od 100 do 200 metrów, topiąc drogę przez lód aż do wodonośnej szczeliny. Tam sonda będzie mogła pobrać próbkę ciekłej wody i sprawdzić na miejscu obecność mikroorganizmów.

Enceladus Explorer, zawierający stację bazową wytwarzającą energię elektryczną oraz sonda IceMole (lodowy kret) mogłyby wylądować w bezpiecznej odległości od aktywnej szczeliny lub pęknięcia. IceMole będzie zasilany przez kabla łączący go ze stacją bazową. Kabel ten zapewni również komunikację pomiędzy dwiema jednostkami. IceMole stopiłby i wywiercił drogę w dół przez lód do głębokości około 100 metrów aż do szczelin zawierających ciekłą wodę. W przeciwieństwie do poprzednich termalnych sond głębinowych, IceMole mógłby być zmieniać kierunek wiercenia.

Od redakcji: swojego czasu rozważałem nad podobnym rozwiązaniem w odniesieniu do badań oceanu Europy. Jednak sensowniejsze wydawało mi się umieszczenie generatora energii w samej sondzie – generowanie bowiem energii związane jest zazwyczaj z wytwarzaniem ciepła. Sonda mogłaby w ten sposób przetapiać się powoli pod własnym ciężarem wgłąb lodowej skorupy, pozostawiając na powierzchni jedynie moduł komunikacyjny służący do łączności z Ziemią. Po przetopieniu się przez skorupę, sonda wypuściłaby zdalnie sterowane próbniki, które powracałyby do generatora by uzupełnić energię.

Jednak jak sonda ma znaleźć drogę przez lód do szczeliny? Wymaga to pomysłowego systemu nawigacyjnego bowiem Enceladus nie posiada globalnego systemu nawigacji satelitarnej, nie ma na nim żadnych innych punktów odniesienia, takich jak na Ziemi: jasno określonego i stabilnego pola magnetycznego czy gwiazd. A w swojej drodze w dół do wody sonda musi być w stanie określić swoje położenie i odległość do zamierzonego celu, w celu obliczenia optymalnej trasy.

Enex pracuje obecnie nad rozwiązaniem problemów nawigacji we współpracy z naukowcami z niemieckich sił zbrojnych Uniwersytetu w Monachium, Uniwersytetem Technicznym w Brunszwiku, FH Aachen, RWTH Aachen, BU Wuppertal oraz Uniwersytetem w Bremie. IceMole powstaje a jego wyposażenie nawigacyjne jest instalowane pod kierownictwem działu Technology Aerospace na FH Aachen.

Zanim IceMole będzie mógł rozpocząć wiercenia w lodach Enceladusa, zostanie poddany rygorystycznym próbom w rzeczywistych warunkach na Ziemi. IceMole już topi drogę przez lód lodowca Morteratsch w szwajcarskim kantonie Graubünden. W Antarktyce, we współpracy z międzynarodowym zespołem badawczym, zespół zamierza pokierować sondę do szczeliny w lodzie w trybie tak autonomicznym, jak to tylko będzie możliwe. Gdy tam dotrze to raz pierwszy w historii nauki, pobierze próbkę wody z jeziora znajdującego się znacznie poniżej lodowca – nie zanieczyszczając jej zewnętrznymi czynnikami.

Źródła:

Searching for life in the depths of Enceladus

DLR leads the Enceladus Explorer project

Is there life under the icy crust of Enceladus? The Cassini spacecraft has confirmed the existence of active ice-spewing fissures on the surface of Enceladus. Giant jets of water ice are shot into space by these 'cryovolcanoes'.  Flying through these icy fountains, Cassini detected organic compounds that could hint to the possibility of life. If Europe's plans for a future mission to Enceladus do become reality, German researchers would like to study this water source for traces of life. In support of that endeavour, the German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) is sponsoring a collaborative project entitled 'EnEx – Enceladus Explorer', which was launched on 22 February 2012.

But the researchers are immediately faced with several problems. Firstly, landing directly on a cryovolcano is too risky. Secondly, these possible traces of life could already have been destroyed during their forceful ejection from the fissure and subsequent exposure to the hostile conditions of outer space. For this reason, the researchers are interested in obtaining samples from the depths of Enceladus.

Ice volcanoes on Saturn's moon

Cryovolcanic activity on Saturn's moon is – according to current theory – powered by liquid water located in gigantic reservoirs deep below the icy surface; it is even possible that a giant ocean of liquid salt water exists. This water rises to the surface through crevasses and fissures in the ice where it evaporates explosively and freezes instantly. The resulting ice fountains can shoot up to altitudes of several hundred kilometres before the ice particles slowly fall back to the moon's surface. The microorganisms that could have evolved in the hypothetical ocean of liquid salt water under Enceladus' icy crust, and have been swept away by the water spouting through the crevasses in the ice, would be extremely unlikely to survive; they would explode at the surface, and all that would remain are the organic compounds whose existence was verified by the Cassini spacecraft.

The IceMole melts through the icy crust

The researchers on this collaborative project wish to analyse the rising water jets by taking samples while the water is still in a liquid state for this reason. To accomplish this, German engineers have already devised the initial concept for a technical solution; from a base station on the surface of Enceladus, an ice drill probe would be inserted into the ice crust to a depth of 100 to 200 metres, melting its way through the ice to a water-bearing crevasse. At this point, the probe will be able to obtain a sample of the liquid water and examine it in situ for the presence of microorganisms.

The Enceladus Explorer, comprising a base station for power generation and the IceMole ice drill probe, would land at a safe distance from an active crevasse or fissure. The IceMole would be powered by a cable run from the base station. This cable would also provide the communication link between the two units. The IceMole would melt and drill its way down through the ice to a depth of about 100 metres before encountering a crevasse containing liquid water whereupon, in contrast to previous thermal deep-drilling probes, it would be possible to drive the IceMole in any direction.

Smart navigation

But just how does that probe find its way through the ice to that crevasse? This calls for a most ingenious navigation system. This is a difficult undertaking. Enceladus does not possess a global navigation satellite system, nor does it have any of the other external reference points like those here on Earth, such as a clearly defined and stable magnetic field or the stars. But this probe must be capable of, on its way down to the water, establishing its location and position, the distance to its objective, and calculating an optimum route. It will also be required to include factors into the equation such as operating range and power consumption, the transmission of data to the ground station as well as to take evasive action to avoid obstacles in the ice such as cavities and embedded rocky meteorites.

EnEx is currently working on this complex navigation solution in a collaborative project with scientists from the German Armed Forces University in Munich, the Technical University in Braunschweig, FH Aachen, RWTH Aachen, BU Wuppertal and the University of Bremen. The IceMole is being constructed and its navigation payload is being installed under the management of the Aerospace Technology department at FH Aachen. Further to this, a scenario for subsequent deployment on Enceladus is being developed at the German Armed Forces University in Munich.

IceMole testing on a glacier

But before the IceMole is allowed to start drilling its way into the ice on Saturn’s moon, it will be subjected to stringent trials under realistic conditions here on Earth. The IceMole has already melted its way successfully through the ice of the Morteratsch glacier in the Swiss canton of Graubünden. In the Antarctic, in cooperation with an international research team, it is now going to navigate down to a fissure in the ice as autonomously as possible. Once there, and this will be a first in the history of science, it will be able to obtain a water sample in entirely uncontaminated conditions from a lake located far below the glacier.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *