NASA i inne agencje kosmiczne zaproponowały kilka naprawdę interesujących i ambitnych misji na nadchodzące dziesięciolecia. Spośród nich być może najbardziej ambitne są misje związane z eksploracją „światów oceanów” Układu Słonecznego. W obrębie tych ciał, w tym Księżyca Jowisza, Europy i Księżyca Saturna Enceladusa, naukowcy wysnuli teorię, że życie może istnieć w ciepłych wodach wewnętrznych oceanów.
Oczekuje się, że do 2020 i 2030 r. Roboty będą docierać do tych światów i lądować na nich, próbkując lód i badając ich smugi pod kątem oznak biomarkerów. Ale według nowego badania przeprowadzonego przez międzynarodowy zespół naukowców, powierzchnie tych księżyców mogą mieć powierzchnie o bardzo niskiej gęstości. Innymi słowy, lód na powierzchni Europy i Enceladusa może być zbyt miękki, aby można było na niego wylądować.
Badanie zatytułowane „Symulacje laboratoryjne powierzchni planet: Zrozumienie właściwości fizycznych regolitu na podstawie odległych obserwacji fotopolarymetrycznych” zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie naukowym Ikar. Badanie było prowadzone przez Roberta M.Nelsona, starszego naukowca z Planetary Science Institute (PSI) i obejmowało członków NASA Jet Jet Propulsion Laboratory, California Polytechnic State University w Pomona i wielu uniwersytetów.
Na potrzeby badań zespół starał się wyjaśnić niezwykłe zachowanie ujemnej polaryzacji przy niskich kątach fazowych, które obserwowano od dziesięcioleci podczas badania ciał bez atmosfery. Uważa się, że to zachowanie polaryzacyjne jest wynikiem bardzo drobnoziarnistych jasnych cząstek. Aby symulować te powierzchnie, zespół wykorzystał trzynaście próbek proszku tlenku glinu (Al²O³).
Tlenek glinu jest uważany za doskonały analog dla regolitu znajdującego się na wysokich ciałach Airless Solar System Bodies (ASSB), które obejmują Europę i Encedalus, a także eukrytyczne asteroidy takie jak 44 Nysa i 64 Angelina. Zespół następnie poddał te próbki badaniom fotopolarymetrycznym przy użyciu fotopolarymetru goniometrycznego na Mt. San Antonio College.
Odkryli, że jasne ziarna, które tworzą powierzchnie Europy i Enceladusa, mierzą około ułamka mikrona i mają pustkę około 95%. Odpowiada to materiałowi, który jest mniej gęsty niż świeżo opadły śnieg, co wydaje się wskazywać, że te księżyca mają bardzo miękkie powierzchnie. Oczywiście nie wróży to dobrze żadnym misjom, które próbowałyby wylądować na powierzchni Europy lub Enceladusa.
Ale jak wyjaśnił Nelson w komunikacie prasowym PSI, niekoniecznie są to złe wieści, a takie obawy pojawiły się wcześniej:
„Oczywiście przed lądowaniem zrobotyzowanego statku kosmicznego Luna 2 w 1959 r. Istniała obawa, że Księżyc może być pokryty pyłem o niskiej gęstości, w który mógłby zapaść się każdy przyszły astronauta. Musimy jednak pamiętać, że odległe obserwacje fal widzialnych obiektów takich jak Europa badają jedynie najbardziej zewnętrzne mikrony powierzchni. ”
Tak więc chociaż Europa i Enceladus mogą mieć powierzchnie z warstwą cząstek lodu o niskiej gęstości, nie wyklucza to, że ich zewnętrzne powłoki są solidne. Ostatecznie lądowniki mogą zostać zmuszone do walki z niczym innym niż cienkim płatem śniegu podczas lądowania na tych światach. Co więcej, jeśli cząstki te są wynikiem działania pióropuszu lub działania między wnętrzem a powierzchnią, mogą one pomieścić te same biomarkery, których szukają sondy.
Oczywiście konieczne są dalsze badania, zanim jakiekolwiek roboty-lądowniki zostaną wysłane do ciał takich jak Europa i Enceladus. W nadchodzących latach Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie prowadzić badania tych i innych księżyców w ciągu pierwszych pięciu miesięcy służby. Będzie to obejmować tworzenie map Księżyców Galilejskich, ujawnianie rzeczy o ich strukturze termicznej i atmosferycznej oraz wyszukiwanie na ich powierzchni śladów pióropuszy.
Dane, które JWST uzyskuje dzięki zaawansowanemu zestawowi instrumentów spektroskopowych i bliskiej podczerwieni, będą również stanowić dodatkowe ograniczenia dla ich warunków powierzchniowych. Oraz z innymi misjami, takimi jak proponowana przez ESA Europa Clipper prowadząc muchy tych księżyców, nie brakuje niczego, czego możemy się od nich nauczyć.
Oprócz tego, że mają znaczenie dla przyszłych misji w ASSB, wyniki tych badań mogą być również cenne, jeśli chodzi o dziedzinę geoinżynierii lądowej. Zasadniczo naukowcy zasugerowali, że antropogeniczne zmiany klimatu można złagodzić, wprowadzając tlenek glinu do atmosfery, kompensując w ten sposób promieniowanie pochłaniane przez emisje gazów cieplarnianych w górnej atmosferze. Badanie właściwości tych ziaren może pomóc w przyszłych próbach łagodzenia zmian klimatu.
Badanie to było możliwe częściowo dzięki umowie dostarczonej przez NASA Jet Propulsion Laboratory dla PSI. Umowa została wydana w celu wsparcia zespołu instrumentów NASA Cassini Saturn Orbiter Visual and Infrared Mapping Spectrometer.
