Учёные представили проекты новых аппаратов для поисков жизни в океане Энцелада

Cassini пролетает сквозь выбросы воды из океана Энцелада.

Пока зонд «Кассини» готовится к смерти через погружение в Сатурн в следующем году, планетологи встретились на прошлой неделе в Боулдере, штат Колорадо, чтобы обсудить создание его возможных преемников.

Под замёрзшей поверхностью Энцелада скрывается большой океан, а через трещины в его ледяном панцире в космос извергаются фонтаны воды. Выбросы постоянно добавляют лёд к одному из колец Сатурна и дразнят возможностью их исследовать. Но «Кассини» не может исследовать их. Его приборы недостаточно точны для анализа проб воды, потому что, когда его создавали, никто не знал о существовании выбросов.

«Это очень хороший пример того, почему так трудно проектировать космические миссии, — говорит Алексис Буке (Alexis Bouquet), аспирант Юго-западного исследовательского института (Southwest Research Institute) в Сан-Антонио, штат Техас. — По сути, мы собираемся отправить аппарат к объекту, о котором многого не знаем. Так что нас всегда ожидают сюрпризы».

Когда «Кассини» несколько раз пролетал через выбросы Энцелада в течение последних 11 лет, его приборы фиксировали в больших количествах молекулы водорода — возможное доказательство существования гидротермальных источников в океане этого спутника Сатурна. Если информация подтвердится, эти источники станут серьёзным доказательством возможности жизни подо льдом.

Но неясно, происходят ли обнаруженные молекулы водорода из Энцелада или из самого «Кассини». Дело в том, что, когда льдинки из водяных шлейфов Энцелада ударяются о приборы «Кассини», это сравнимо тем, как насекомые разбиваются о лобовое стекло автомобиля. Насекомые, хоть и не сравнимы по твёрдости с лобовым стеклом, влетают в него на такой скорости, что могут даже повреждать, создавая микрократеры. Так и льдинки шлейфов Энцелада, врезаясь в приборы «Кассини», выбивают из них частички титана, который, вступая в реакцию, захватывает кислород из замёрзшей воды, высвобождая молекулы водорода.

На встрече в Боулдере Буке представил компьютерную модель, разработанную, чтобы выяснить, сколько на самом деле молекул поймано в выбросах Энцелада, а сколько являются следствием несовершенства приборов. Чтобы в будущих миссиях избежать этой погрешности, в новом устройстве для взятия проб, по мнению участников встречи, можно было бы использовать золотые датчики, которые в отличие от титановых, не вступают в подобную реакцию. Был также предложен вариант с мягкой губчатой сетью, аналогичной устройствам захвата, разработанным для аппарата Stardust, который захватил несколько частичек космической пыли из межзвёздного пространства в 2006 году.

Сеть площадью примерно в 12 квадратных сантиметров будет достаточно велика, чтобы захватить несколько микрограммов вещества из выбросов, говорит Ричард Матис (Richard Mathies), химик из Калифорнийского университета в Беркли (University of California at Berkeley). Хотя её размер не особо велик, предлагаемая лаборатория на чипе Enceladus Organic Analyzer — новые подробности устройства которой сотрудники Матиса представили в Боулдере — может среди миллиарда молекул обнаружить одну органическую молекулу, утверждает Матис.

Спускаемые аппараты и буровые устройства могли бы помочь ещё ближе познакомиться с подповерхностным океаном. Но, чтобы спуститься к нему, они должны или врезаться в поверхность с колоссальной силой, или растопить лёд, потревожив живых существ, если они там есть, и существенно снизив таким образом вероятность их обнаружения. Испытания инструмента Enceladus Organic Analyzer показывают, что он сможет продолжить работать, даже испытав перегрузку во время удара в 50000 g, что превышает перегрузку, которую испытывает артиллерийский снаряд.

На встрече Аманда Стоктон (Amanda Stockton) из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) представила концепции дизайна оптических приборов, размещённых в центре посадочного модуля, что должно повысить для них вероятность пережить столкновение с поверхностью.

Ещё одна предложенная миссия, Enceladus Explorer, должна создать роботизированную базовую станцию ​​вблизи южного полюса спутника, где предположительно происходят выбросы. Буровой робот под названием IceMole мог бы растопить лёд и, пробившись через него, спуститься на глубину примерно от 100 до 200 метров к океану.

Исследователи из Аахенского университета прикладных наук (нем. Die FH Aachen) в Германии рассказали на встрече о планах протестировать меньшую модель зонда в вакуумной камере при смоделированных космических условиях.

Даже при планировании будущих миссий, планетологи ещё долго будут анализировать данные с «Кассини» после того, как он сделает свои окончательные измерения. «„Кассини“ не только выполнил свою миссию, но открыл путь армаде зондов, предназначенных исследовать океаны во внешней Солнечной системе», — сказала Анджела Стикл (Angela Stickle) из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (англ. Johns Hopkins University) в Балтиморе, штат Мэриленд. «„Кассини“ — фантастический и чудесный зонд, — добавила она. — Но, как и любой другой хороший космический аппарат, он оставил больше вопросов, чем ответов. Большее число миссий к этим планетам поможет ответить на эти вопросы».

«Кассини» (англ. Cassini orbiter) — автоматическая межпланетная станция. Названа в честь итальянско-французского астронома Джованни Кассини. Часть космической программы «Кассини-Гюйгенс». Запущен 15 октября 1997 года. В 2008 году НАСА продлило миссию «Кассини» до 2010 года. В конце сентября 2010 года «Кассини» начал новый этап своей миссии, получивший название «Солнцестояние» (Solstice): срок работы аппарата продлен до 2017 года, а сам зонд даст учёным возможность впервые детально изучить весь сезонный период Сатурна. Аппарат ждут несколько дополнительных сближений с Энцеладом, а также с другими спутниками газового гиганта.

Последняя фаза жизни аппарата (получившая имя «Финал оперы» (Grand Finale) по итогам голосования среди посетителей сайта НАСА) начнётся в конце 2016 года. «Кассини» совершит серию потенциально опасных манёвров, которые позволят астрономам взглянуть на Сатурн и его спутники с новых ракурсов. В финале планируется столкнуть «Кассини» с Сатурном и собрать уникальные данные о структуре и физических свойствах слоёв его атмосферы.