Спутник Сатурна, Энцелад, — это сияющий маяк, который пленяет наше интеллектуальное любопытство. Его чистая ледяная поверхность делает его одним из самых отражающих объектов во всей Солнечной системе. Но то, что находится подо льдом, действительно волнует ученых.
Под ее ледяной оболочкой находится океан теплой соленой воды, и ЕКА заявляет, что исследование Луны должно быть главным приоритетом.
Энцелад — шестой по величине спутник Сатурна. Его диаметр всего около 500 км (300 миль). Но, несмотря на свой небольшой размер, он может содержать подземный океан, содержащий 15 миллионов кубических километров воды. (Земля имеет около 1,4 миллиарда кубических километров воды.)
Космический корабль «Кассини» заметил шлейфы воды, выходящие из-подо льда, и с тех пор учёные жаждут более близкого взгляда на Луну. Европейское космическое агентство (ЕКА) намерено предоставить им такую возможность.
«Концепции миссии, которые мы рекомендовали, принесут огромную научную отдачу, продвинут наши знания и будут иметь основополагающее значение для успешного обнаружения биосигнатур на ледяных лунах».
Доктор Зита Мартинс, астробиолог Высшего технического института.
Долгосрочный план ЕКА по исследованию Солнечной системы называется «Вояж 2050». В 2021 году ЕКА остановилось на общей теме своего путешествия «Вояж 2050» под названием «Спутники гигантских планет Солнечной системы». ЕКА организовало комитет ведущих ученых-планетологов, чтобы конкретизировать свои идеи, и этот комитет определил приоритеты. По их мнению, ЕКА должно сосредоточиться на одной из океанских лун и изучить ее обитаемость, исследуя связи между ее окружающей средой и недрами. ЕКА также должно искать признаки жизни, как существующей, так и древней, и попытаться определить любой химический состав поверхности, который может обеспечить жизнь.
Доктор Зита Мартинс, астробиолог из Высшего технического института, возглавила группу планетологов. «Концепции миссии, которые мы рекомендовали, принесут огромную научную отдачу, продвинут наши знания и будут иметь основополагающее значение для успешного обнаружения биосигнатур на ледяных лунах», — сказал доктор Мартинс.
«Я очень рад быть частью этого процесса, видя своими глазами первые шаги, которые потенциально приведут к исследованию ЕКА спутников планет-гигантов», — сказал доктор Мартинс. «Поиск пригодных для жизни условий и признаков жизни в Солнечной системе является сложной задачей с точки зрения науки и технологий, но очень интересной!»
Но на какой луне следует сосредоточить внимание ЕКА? Кандидатами являются спутник Юпитера Европа и спутники Сатурна Энцелад и Титан. Для каждого из них можно привести убедительные научные обоснования, поскольку в каждом из них содержится жидкая вода.
Но каждая луна уникальна, и любая миссия на любую из этих лун будет уникально сложной. И дорого. Вместе с научным комитетом работала команда инженеров из Центра параллельного проектирования ЕКА (CDF). Их работа заключалась в том, чтобы заранее продумать типы технологий, которые потребуются, и будут ли они возможны в течение нескольких десятилетий.
«Мы заказали три исследования CDF, посвященные наиболее многообещающим спутникам: Европе Юпитера, Энцеладу и Титану Сатурна», — уточняет доктор Фредерик Сафа, глава отдела будущих миссий ЕКА. «Команда ученых тесно сотрудничала с инженерами CDF над целями каждого исследования. Результаты помогли определить, что можно сделать с ресурсами, которые у нас будут в 2040-х годах».
Пришлось выбрать один, и ЕКА выбрало Энцелад. Титан занимает второе место в списке, а Европа — третье. (НАСА запускает миссию на Европу в октябре 2024 года, а ЕКА запустило миссию JUICE на Юпитер в прошлом году.)
Энцелад обладает многими качествами, которые привлекают планетологов, интересующихся обитаемостью: на нем есть жидкая вода, источник энергии и некоторые специфические химические вещества.
Шлейфы Энцелада соленые и химически богатые. Наряду с натрием, хлором и триоксидом углерода существуют азот, углекислый газ и углеводороды, такие как метан и формальдегид. Есть также некоторые простые органические соединения и более крупные органические молекулы, такие как бензол.
Вода остается жидкой благодаря теплу от приливного нагрева. Когда Энцелад вращается вокруг Сатурна, гигантская планета притягивает Луну и деформирует ее. Каждый раз, когда это происходит, трение нагревает Луну. У Луны также есть каменное ядро, и часть этой породы, вероятно, расплавлена, образуя магматические камеры. Все это складывается в ледяную луну с жидким океаном, где вода взаимодействует с ядром породы, что является важной частью всего этого. И все это остается теплым, несмотря на недостаток радионуклидов.
Любой, кто следит за новостями планетарной науки, кое-что из этого знает, и они знают, что Энцелад просит, чтобы его исследовали. Миссия на Энцелад была бы полезна для всех, кто интересуется планетарной наукой, но была бы особенно полезной для самого ЕКА.
«Исследование признаков прошлой или настоящей жизни вокруг Сатурна никогда раньше не проводилось. Это гарантирует лидерство ЕКА в планетарной науке на десятилетия вперед», — сказала директор по науке ЕКА профессор Кэрол Манделл.
ЕКА запустило свою миссию JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) год назад. Он достигнет системы Юпитера в 2031 году и исследует спутники Юпитера Европу, Ганимед и Каллисто. Вместе с возможной миссией на Энцелад и миссией НАСА «Европа Клипер» мы находимся на пороге того, чтобы узнать гораздо больше о ледяных океанских лунах.
Миссия не будет запущена до начала 2040-х годов, и для достижения своей цели потребуется около десяти лет. Он мог бы исследовать систему Сатурна с помощью гораздо более технологически продвинутых научных инструментов, чем его предшественник, Кассини-Гюйгенс. Он мог бы имитировать эту миссию, исследуя систему, прежде чем в грандиозном финале она приблизится к Энцеладу, чтобы мы могли лучше всего взглянуть на ледяную океанскую луну.
Научная группа, разрабатывающая концепцию миссии, говорит, что сбор образца шлейфов Энцелада является обязательным. Посадочный модуль мог бы это сделать, хотя это на порядок сложнее и дороже. Но орбитальный аппарат тоже мог бы сделать это, пролетев сквозь шлейфы, собрав образец и исследовав его в бортовой лаборатории.
Открытие океанских лун с ледяными панцирями изменило наше понимание планетологии, нашей Солнечной системы, обитаемости и поиска жизни. Если в нашей Солнечной системе столько океанских спутников, сколько их в Млечном Пути?
Если мы узнаем больше об Энцеладе, Европе и остальных спутниках, мы сможем многое узнать о жизни во Вселенной и потенциальной обитаемости экзолун.
