Încă dinCassini misiune a intrat în sistemul Saturn și a început studierea lunilor sale, Enceladus a devenit o sursă majoră de interes. După ce sonda a detectat prune de apă și molecule organice care izbucneau din regiunea polară sudică a Lunii, oamenii de știință au început să speculeze că Enceladus ar putea avea un ocean cu apă caldă în interiorul său - la fel ca luna Europa de Jupiter și alte corpuri din Sistemul nostru solar.
În viitor, NASA speră să trimită o altă misiune în acest sistem pentru a explora în continuare aceste penele și interiorul Enceladus. Această misiune va include probabil un nou instrument care a fost anunțat recent de NASA, cunoscut sub numele de Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Acest instrument, propus de o echipă de la Centrul de zbor spațial Goddard NASA, a primit recent sprijin pentru dezvoltarea ulterioară.
Înainte de Cassini misiunea, oamenii de știință au crezut că suprafața Enceladului era înghețată. In orice caz, Cassini datele au scos la iveală o ușoară vâlvă pe orbita lunii care sugera prezența unui ocean interior. La fel ca Europa, aceasta este cauzată de forțele de maree care provoacă flexarea în miez, care generează suficientă căldură pentru a reține apa lichidă în interior. În jurul polului sudic, aceasta are ca rezultat crăparea gheții deschise și formarea de fisuri.
Cassini misiunea a descoperit, de asemenea, penele care provin din aproximativ 100 de fisuri diferite, care aruncă continuu particule glaciare, vapori de apă, dioxid de carbon, metan și alte gaze în spațiu. Pentru a le studia mai îndeaproape, NASA a dezvoltat câteva instrumente ambițioase care se vor baza pe undele milimetrice sau pe frecvența radio (RF) pentru a determina compoziția lor și a afla mai multe despre oceanul interior al lui Enceladus.
Potrivit investigatorului principal al SELFI, Gordon Chin, SELFI reprezintă o îmbunătățire semnificativă față de dispozitivele existente în lungime de undilimetru. Odată desfășurat, acesta va măsura urmele de substanțe chimice din penele de apă și petreceri cu gheață care emanau periodic din fisurile sudice ale Enceladus, cunoscute și sub numele de „Tigri Stripes”. Pe lângă faptul că dezvăluie compoziția chimică a oceanului, acest instrument va indica, de asemenea, potențialul de a susține viața.
Pe Pământ, evacuările hidrotermale găzduiesc ecosistemele înfloritoare și sunt chiar suspectate a fi locul unde a apărut viața pentru prima dată pe Pământ. De aceea, oamenii de știință sunt atât de dornici să studieze activitatea hidrotermică pe lunile precum Enceladus, deoarece acestea ar putea reprezenta cel mai probabil loc pentru a găsi viață extraterestră în Sistemul nostru solar. După cum a indicat Chin într-o declarație de presă a NASA:
„Lungimile de undă submillimetrice, care se află în gama de radio cu frecvență foarte mare, ne oferă o modalitate de a măsura cantitatea multor tipuri diferite de molecule dintr-un gaz rece. Putem scana toate penele pentru a vedea ce iese din Enceladus. Vaporii de apă și alte molecule pot dezvălui o parte din chimia oceanului și pot ghida o navă spațială spre cea mai bună cale de a zbura prin penele pentru a face alte măsurători direct.
Molecule precum apa, dioxidul de carbon și alte elemente transmit frecvențe radio specifice, la care spectrometrele submillimetrice sunt sensibile. Liniile spectrale sunt foarte discrete, iar intensitatea la care se difuzează poate fi folosită pentru a cuantifica existența lor. Cu alte cuvinte, instrumente precum SELFI nu vor putea determina doar compoziția chimică a oceanului interior al Enceladus, ci și abundența acestor substanțe chimice.
Timp de zeci de ani, spectrometrele au fost utilizate în științele spațiale pentru a măsura compozițiile chimice ale planetelor, stelelor, cometelor și altor ținte. Cel mai recent, oamenii de știință au încercat să obțină spectre de pe planetele îndepărtate pentru a determina compozițiile chimice ale atmosferelor lor. Acest lucru este crucial atunci când este vorba de găsirea unor exoplanete potențial locuibile, deoarece vaporii de apă, azotul și gazele de oxigen sunt necesare pentru viață așa cum îl știm.
Efectuarea scanărilor în banda submillimetrică este un proces relativ nou, deoarece instrumentele sensibile la submilimetru sunt complexe și dificil de construit. Însă, cu ajutorul finanțării NASA pentru cercetare și dezvoltare, Chin și colegii săi cresc sensibilitatea instrumentului folosind un amplificator care va impulsiona semnalul până la aproximativ 557 GHz. Acest lucru va permite SELFI să detecteze urme minime de apă și gaze care provin de la suprafața Enceladus.
Alte îmbunătățiri includ un sistem de procesare a datelor cu frecvență radio mai eficientă și mai flexibilă, precum și un spectrometru digital sofisticat pentru semnalul RF. Această din urmă îmbunătățire va utiliza circuite programabile de mare viteză pentru a converti datele RF în semnale digitale care pot fi analizate pentru a măsura cantitățile de gaz, temperaturile și viteza de la penele Enceladus.
Aceste îmbunătățiri vor permite SELFI să detecteze și să analizeze simultan 13 tipuri diferite de molecule, care includ diferiți izotopi de apă, metanol, amoniac, ozon, peroxid de hidrogen, dioxid de sulf și clorură de sodiu (de asemenea, sare). Dincolo de Enceladus, Chin consideră că echipa poate îmbunătăți suficient instrumentul pentru misiunile viitoare propuse. "SELFI este cu adevărat nou", a spus el. „Acesta este unul dintre cele mai ambițioase instrumente submillimetre construite vreodată.”
De exemplu, în ultimii ani, oamenii de știință au observat activitatea de prune provenind de pe suprafața Europei. Și aici, se crede că această activitate este rezultatul activității geotermale, care trimite penele de apă caldă din oceanul interior al Lunii la suprafață. Deja, NASA speră să examineze aceste plume și cele de pe Enceladus folosind telescopul spațial James Webb, care se va desfășura în 2019.
O altă posibilitate ar fi echiparea proiectantului Europa Clipper - care urmează să fie lansat între 2022 și 2025 - cu un instrument precum SELFI. Pachetul de instrumente pentru această sondă solicită deja un spectrometru, dar o undă submillimetrică și un dispozitiv RF îmbunătățite ar putea permite o examinare mai detaliată a penelor Europa. Aceste date ar putea, la rândul lor, să rezolve dezbaterea de zeci de ani cu privire la faptul dacă interiorul Europei este sau nu capabil să sprijine viața.
În următoarele decenii, una dintre cele mai mari priorități ale explorării spațiale este să investigheze „Lumile oceanice” ale sistemului solar pentru semne de viață. Pentru a vedea acest lucru, NASA și alte agenții spațiale sunt ocupate să dezvolte instrumentele necesare pentru a elimina toți indicatorii chimici și biologici. Într-un deceniu, cu orice noroc, am putea constata doar că viața pe Pământ nu este o excepție, ci o parte a unei norme mai mari.
