|
Поиск биосигналов в шлейфах Энцелада
|
|
|
|
Какая миссия лучше всего подходит для изучения шлейфов океанического мира Сатурна, Энцелада, чтобы определить, есть ли в этом интересном мире ингредиенты, необходимые для жизни? Именно этому должно быть посвящено недавнее исследование, представленное на 56-й конференции по лунным и планетарным наукам (LPSC 2025), в ходе которого группа исследователей изучала плюсы и минусы орбитального аппарата или миссии по полету с целью сбора образцов перьев Энцелада.
|
|
|
|
Это исследование потенциально может помочь ученым, инженерам и специалистам по планированию миссий разработать наиболее эффективную с научной точки зрения миссию на Энцелад с целью определения его потенциальной пригодности для жизни.
|
|
|
|
Здесь Universe Today обсуждает это невероятное исследование с доктором Морганом Кейблом, научным сотрудником группы лабораторных исследований Лаборатории реактивного движения НАСА, о мотивации исследования, важных выводах, о том, как эта предлагаемая миссия будет сравниваться с Cassini, о следующих шагах по разработке такой миссии и о том, какие формы она примет. о жизни, которую мы могли бы найти на Энцеладе. Итак, какова была мотивация этого исследования?
|
|
|
|
"Энцелад уникален тем, что к материалам из его подземного океана можно получить доступ без необходимости копать, бурить или даже высаживаться на землю", - говорит доктор Кейбл в интервью Universe Today. "Это не то, что вы можете сделать на других планетных телах, и все это благодаря шлейфу, исходящему из четырех гигантских трещин на южном полюсе. Космический аппарат, совершающий облет шлейфа либо с орбиты Сатурна, либо через орбиту Энцелада, мог бы собрать как газовые, так и ледяные частицы и выполнить измерения, чтобы лучше определить обитаемость подповерхностного океана и, возможно, найти признаки жизни".
|
|
|
|
|
|
|
В ходе исследования исследователи обсудили мотивацию и множество причин, по которым отбор проб перьев Энцелада может стать наиболее ценным научным достижением для изучения этого океанического мира. Это включало в себя преимущества миссии, ориентированной на изучение шлейфа, в отличие от спускаемого аппарата или других научных миссий, а также то, как данные, полученные космическим аппаратом НАСА "Кассини", способствовали недавним открытиям, касающимся Энцелада. Наконец, они обсудили преимущества облета вокруг Энцелада по сравнению с орбитальным аппаратом и трудности, связанные с выполнением такой смелой миссии.
|
|
|
|
Обсуждение было дополнено тем, что исследователи представили модели из предыдущих исследований, которые оценивали содержание соли в зернах, которые потенциально могли быть взяты из шлейфов Энцелада. В то время как в одном исследовании оценивался сбор зерен, богатых солью, в другом исследовании оценивался сбор зерен с меньшим содержанием соли.
|
|
|
|
Объединив эти два исследования, исследователи этого недавнего исследования пришли к выводу, что для получения достаточных данных о содержимом подповерхностного океана Энцелада потребуется собрать в 100 раз больше материала, чем предполагалось ранее. Итак, каковы наиболее важные выводы из этого исследования?
|
|
|
|
"Энцелад - единственное подтвержденное небесное тело в Солнечной системе, где у нас есть доступ к свежему материалу из пригодного для жизни подповерхностного океана", - говорит доктор Кейбл в интервью Universe Today. "Мы также впервые в истории человечества достигли такого уровня, когда разработали приборы, которые могут устанавливаться на космических кораблях и которые достаточно чувствительны, чтобы даже если в ледяном шлейфе окажется один инопланетный микроб, мы могли его обнаружить.
|
|
|
|
"Хотя мы, безусловно, начали путешествие в поисках жизни в других местах с полетов "Викингов" на Марс, сейчас, возможно, начинается золотая эра поиска жизни на нашем собственном космическом заднем дворе".
|
|
|
|
Хотя технически "Кассини" был обозначен как орбитальный аппарат, поскольку он несколько раз облетел Сатурн, совершая бесчисленные облеты его многочисленных спутников, включая 11 спутников Энцелада, он не выходил на орбиту Энцелада, чтобы провести углубленный анализ мирового океана и его поверхности. Единственными другими миссиями, которые кратко исследовали Сатурн и его спутники, были "Пионер-11" и "Вояджер-1" и "Вояджер-2", которые совершили облет системы Сатурна.
|
|
|
|
Как уже отмечалось, это исследование основано на данных, собранных миссией НАСА "Кассини", которая более 13 лет (с 2004 по 2017 год) проводила новаторские научные исследования на орбите Сатурна и его многочисленных спутников. За это время "Кассини" обнаружил шлейфы Энцелада и даже пролетел через них несколько раз, получив данные о химическом составе и размерах зерен.
|
|
|
|
Хотя эти образцы шлейфа выявили присутствие органических веществ, монооксида углерода, двуокиси углерода, водяного пара и летучих газов, приборы "Кассини" не были оборудованы для проведения углубленного анализа ледяных зерен. Итак, как эта предлагаемая миссия орбитального аппарата / облета будет соотноситься с результатами "Кассини", когда он пролетал сквозь шлейфы Энцелада?
|
|
|
|
"Приборы Cassini были самыми современными на момент создания и запуска космического аппарата; эти приборы также не предназначались для поиска биосигналов или сложной органической химии", - говорит доктор Кейбл в интервью Universe Today. "С помощью современных приборов мы можем лучше идентифицировать как небольшие молекулы, так и сложные органические соединения, вплоть до таких биомолекул, как липиды, полипептиды, ДНК или РНК. Это объясняется тем, что современные приборы обладают лучшим диапазоном масс и разрешением, а также чувствительностью (так что даже если молекулы разбавлены, мы можем их обнаружить) и способностью более эффективно справляться с помехами".
|
|
|
|
Миссии НАСА обычно проходят путь от разработки концепции до запуска в течение нескольких лет и часто еще нескольких лет, прежде чем, наконец, будут собраны ценные научные данные. Например, хотя "Кассини" был запущен в 1997 году, на самом деле он был представлен в 1982 году рабочей группой Национальной академии наук и Европейского научного фонда, поэтому "Кассини" был совместной миссией НАСА, Европейского космического агентства (ЕКА) и Итальянского космического агентства.
|
|
|
|
Следующие несколько лет состояли из дальнейших дискуссий и некоторых политических потрясений, поскольку Конгресс США был близок к отмене проекта, но НАСА убедило их не сворачивать с курса. После запуска в 1997 году "Кассини" провел почти семь лет в путешествиях к Сатурну, прежде чем официально вышел на орбиту в 2004 году, а затем до 2017 года собирал новаторские научные данные о Сатурне и его многочисленных спутниках. Итак, каковы следующие шаги по разработке этого потенциального орбитального аппарата/облета для сбора образцов перьев Энцелада?
|
|
|
|
Доктор Кейбл рассказывает Universe Today: "Недавнее исследование, посвященное десятилетию планетологии и астробиологии, рекомендовало включить Энцелад в качестве потенциального пункта назначения в программу New Frontiers, а также рекомендовало, чтобы орбитальный аппарат Энцелад следовал за орбитальным аппаратом и зондом Уран (UOP) в качестве следующей приоритетной флагманской миссии. Итак, я полагаю, что на следующий конкурс New Frontiers могут быть представлены одно или несколько предложений по концепции миссии для исследования Энцелада, и если они будут выбраны, это будет очень интересно. Если нет, сообщество окажет значительную поддержку созданию флагманского проекта, но после UOP."
|
|
|
|
Энцелад - один из самых интригующих и загадочных миров в нашей Солнечной системе, где столбы водяного льда выбрасываются из подповерхностного океана через трещины на южном полюсе. Но именно этот подземный океан вызывает наибольшую интригу, поскольку Земля демонстрирует, что жидкая вода является одним из ключевых компонентов жизни в том виде, в каком мы ее знаем, обеспечивая миллионы водных видов всех форм и размеров.
|
|
|
|
Земной аналогией того, что ученые смогли обнаружить на Энцеладе, являются гидротермальные источники, которые находятся вблизи областей вулканической активности на дне океана. Эти источники часто состоят из черных и белых курильщиков, каждый из которых выделяет свой собственный набор минералов и экосистем. Некоторые примеры жизни, обнаруженной в гидротермальных источниках, включают крабов, креветок, трубчатых червей и мидий. Итак, какие формы жизни, по мнению доктора Кейбл, мы могли бы найти на Энцеладе?
|
|
|
|
"Исходя из нашего понимания количества энергии, доступной в океане, маловероятно, что плотность жизни здесь очень высока", - говорит доктор Кейбл в интервью Universe Today. "В океанах Земли, где в изобилии присутствует солнечный свет (наш основной источник энергии), мы наблюдаем плотность клеток порядка 100 000-1 000 000 клеток на миллилитр океанской воды, что позволяет поддерживать жизнедеятельность таких крупных организмов, как рыбы, акулы и киты. В условиях ограниченного потребления энергии, таких как покрытые льдом озера Антарктиды (которые не имеют доступа к солнечному свету), плотность клеток, как правило, составляет порядка 100-1000 клеток на миллилитр".
|
|
|
|
Доктор Кейбл продолжает: "И я думаю, что это более вероятно на Энцеладе, поскольку солнечный свет не будет доступен в океане под ледяным панцирем; основным источником энергии, вероятно, будет гидротермальная энергия на морском дне. Но это не значит, что мы обязательно увидим только микробов. На Земле, в гидротермальных источниках на морском дне, мы видим разнообразные сообщества, включающие креветок, осьминогов и другие многоклеточные организмы, поэтому мы не можем исключать этого. Я думаю, мы будем в восторге, что бы мы ни нашли".
|
|
|
|
Среди других интересных океанических миров - крупнейший спутник Сатурна Титан; спутники Юпитера Европа, Ганимед и Каллисто; спутники Урана Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания; спутник Нептуна Тритон; и даже карликовые планеты Плутон и Церера. Спутник НАСА Europa Clipper посещает Европу, чтобы исследовать ее подземный океан, в то время как аппарат НАСА "Юнона" продолжает изучать Европу и другие галилеевы спутники. Что касается Титана, то НАСА планирует запустить свой квадрокоптер Dragonfly в 2028 году с предполагаемым прибытием на Титан в 2034 году.
|
|
|
|
На данный момент будущая миссия к Энцеладу по-прежнему находится на стадии разработки, и орбитальный аппарат Enceladus Orbilander является наиболее ожидаемой миссией по исследованию Энцелада и его подповерхностного океана, в то время как исследователи продолжают размышлять о том, может ли в его водных глубинах существовать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, или даже в том виде, в котором мы ее не знаем.
|
|
|
|
Доктор Кейбл рассказывает в интервью Universe Today: "Одна из самых интересных сторон моих исследований - это возможность работать и взаимодействовать с людьми, представляющими множество различных дисциплин, начиная от химии и геофизики и заканчивая морской биологией и океанографией. Поэтому, я думаю, важно понимать, что вы можете изучать что-то довольно далекое от астрофизики или астрономии и при этом потенциально присоединиться к команде миссии, чтобы исследовать важные вопросы о нашей Вселенной".
|
|
|
|
Источник
|
