Энцелад выбрасывает воду в космос из струй на своем южном полюсе. Это делает его идеальным местом для отправки специальной миссии, пролетающей через шлейфы космического корабля с помощью приборов для обнаружения жизни. Новое исследование предполагает, что космический корабль должен осторожно двигаться сквозь шлейфы, сохраняя скорость ниже 4,2 км/сек (2236 миль в час). Использование специализированного аэрозольного ударного спектрометра на этих скоростях позволит улавливать хрупкие аминокислоты сборщиком проб космического корабля. Чуть быстрее они развалятся, давая всеобъемлющие результаты.
Одним из самых больших сюрпризов 20-летней миссии Кассини к системе Сатурна стало открытие активных гейзеров на Энцеладе. Покрытый льдом Энцелад диаметром всего около 500 км (310 миль) должен быть слишком маленьким и слишком далеким от Солнца, чтобы быть активным. Вместо этого эта маленькая луна является одним из наиболее геологически динамичных объектов Солнечной системы.
Потрясающие снимки этой луны, сделанные Кассини с подсветкой, показывают шлейфы, извергающиеся в виде гейзеров, похожих на Йеллоустоун, исходящих из трещин в форме тигровых полос на поверхности Луны. Открытие гейзеров приобрело еще большее значение, когда Кассини позже определил, что шлейфы содержат водяной лед и органику. Поскольку жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, зависит от воды и источника энергии, эта маленькая, но энергичная луна была добавлена в короткий список возможных мест для жизни в нашей Солнечной системе.
Во время трех пролетов Кассини над Энцеладом в 2008 и 2009 годах анализатор космической пыли космического корабля измерил состав только что выброшенных зерен шлейфа. Ледяные частицы попали в мишень детектора со скоростью 6,5–17,5 км/с и мгновенно испарились. Хотя электрические поля внутри инструмента смогли разделить различные компоненты образовавшегося ударного облака для анализа, для будущей миссии ученые хотели бы измерить частицы в шлейфах, не испаряя их полностью.
Еще в 2012 году исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего начали работу над уникальным аэрозольным ударным спектрометром, предназначенным для изучения динамики столкновений одиночных аэрозолей и частиц на высоких скоростях. Хотя он не был создан специально для изучения воздействия ледяных частиц, оказывается, что этот инструмент может быть именно тем, что ученые-планетологи ищут для использования на Энцеладе или даже на спутнике Юпитера Европе, где появляется все больше свидетельств активных шлейфов водяного пара. вырывающийся из его поверхности.
Континетти и несколько его коллег уже протестировали устройство в лаборатории, показав, что аминокислоты, транспортируемые в ледяных шлейфах, как на Энцеладе, могут выдерживать удары со скоростью до 4,2 км/с. Их исследование опубликовано в журнале The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
«Этот аппарат — единственный в мире, который может выбирать отдельные частицы и ускорять или замедлять их до выбранных конечных скоростей», — сказал Роберт Континетти, профессор из Калифорнийского университета в Сан-Диего, в пресс-релизе. «От нескольких микрон до сотен нанометров в различных материалах мы можем исследовать поведение частиц, например, как они рассеиваются или как их структура меняется при ударе».
По измерениям Кассини, ученые оценивают, что ледяные шлейфы на Энцеладе вырываются со скоростью примерно 0,4 км/с (800 миль в час). Космический корабль должен будет лететь на правильной скорости, чтобы гарантировать, что частицы удастся захватить в целости и сохранности.
Запуск Europa Clipper, который в настоящее время запланирован на октябрь 2024 года, отправится к Юпитеру (он будет вращаться вокруг Юпитера, а не непосредственно вокруг Европы). На его борту имеется спектрометр, позволяющий определять состав поверхности и сканировать любые шлейфы, извергающие воду в космос. Континетти и его коллеги надеются, что их исследование поможет определить, какая скорость удара будет оптимальной. Но они также надеются, что любые будущие зонды Сатурна смогут идентифицировать конкретную серию молекул в ледяных зернах, которые могут указать на то, существует ли жизнь в подземных океанах этих лун. Задача состоит в том, чтобы молекулы выжили после быстрого выброса с Луны и сбора зондом. Они уверены, что их детектор сможет это сделать.
«Последствия, которые это имеет для обнаружения жизни в других частях Солнечной системы без миссий на поверхность этих спутников океанского мира, очень интересны, но наша работа выходит за рамки биосигнатур в ледяных зернах», — сказал Континетти. «Это также имеет значение для фундаментальной химии. Нас воодушевляет перспектива… увидеть формирование строительных блоков жизни в результате химических реакций, активируемых воздействием ледяных частиц».
