Ak sa chcete dostať do Európy, myslite ako MacGyver

Ak sa chcete dostať do Európy, myslite ako MacGyver

Experiment so zásobným kotlom v laboratóriu Icy Worlds Simulation Lab v JPL. Poďakovanie: NASA/JPL-Caltech

V neopísateľnej chodbe v budove s názvom „SCIENCE“ v malebnom kalifornskom areáli laboratória Jet Propulsion Laboratory (JPL) je skupina vedcov a inžinierov vo svojom laboratóriu a sledujú rast ľadu vo vnútri hrnca s nejakou hrubou penovou výplňou. prilepené na jeho vonkajšej strane.

Toto provizórne nastavenie pravdepodobne nie je to, na čo by ste očakávali, že sa výskumníci budú zameriavať na technologicky vyspelú vesmírnu inštitúciu, ako je JPL. Ale mladý, nadšený tím v Icy Worlds Simulation Lab je povzbudzovaný, aby ako MacGyver premýšľal o dôležitých otázkach, na ktoré sa snažia odpovedať.



„Som veľkým zástancom a implementátorom rýchleho prototypovania – jednoducho ho postavte, vytvorte prototyp, uvidíte, čo funguje,“ hovorí astrobiológ Kevin Hand, ktorý vedie laboratórium Icy Worlds Simulation Lab so starším vedeckým pracovníkom Robertom Carlsonom. „Pozrite sa, čo sa z toho môžete naučiť. Urobte to s nízkymi nákladmi a nízkym rozpočtom. Choďte do Home Depot, True Value alebo kdekoľvek inde. Získajte diely a zistite, či má experiment zmysel na najzákladnejšej úrovni. A odtiaľ na to dozrieť.'

Hlavným zameraním laboratória je hľadanie známok života na určitých ľadových vonkajších planétach a mesiacoch našej slnečnej sústavy, ktoré by mohli mať oceány, vrátane Jupiterových satelitov Europa, Callisto a Ganymede a Saturnovho Enceladu a Titanu. Na tento účel výskumníci uskutočňujú experimenty, aby lepšie porozumeli fyzike a chémii týchto svetov a aby zistili, či dokážu predpovedať, aký by mohol byť ich povrch.

Ich práca pomôže informovať o budúcich misiách na tieto vzdialené miesta. Doteraz sme mali obmedzený prehľad o tom, aké sú v skutočnosti mrazivé povrchy, s výnimkou niekoľkých nepresných obrázkov vysielaných ďalekohľadmi a preletovými misiami. Členovia Handovho laboratória – zmes inžinierov a vedcov z JPL, postdoktorandov a občasných vysokoškolských študentov – teda vytvárajú simulácie mimozemského terénu, aby vedci mohli lepšie naplánovať, ako by sme mohli jedného dňa pristáť na týchto ľadových telách a ďalej študovať ich obývateľnosť.

„Keďže sa ráno nemôžem zobudiť a ísť do Európy, jedinou ďalšou možnosťou je znovu vytvoriť povrch Európy v laboratóriu,“ hovorí Hand.

Ľad teda rastie vo vnútri hrnca – áno, ten istý, aký by ste použili na výrobu obrovskej dávky gumy. Ide o prvý pokus zistiť, či by sa na základe známych podmienok na Európe mohli vytvoriť ľadové štruktúry podobné stalagmitom nazývané penitentes. Tieto útvary sú bežné vo vysokých nadmorských výškach na Zemi, ako sú Andy. Ak existujú na Európe, dizajn budúceho pristávacieho modulu by im musel vyhovovať.

Hand však nie je presvedčený, že modely, ktoré máme na vysvetlenie formovania penitente na Zemi, platia aj pre Európu. „Myslím si, že existuje nesúlad medzi fyzikou toho, ako sa tvoria ľadové povrchy na Zemi a ako sa formujú a upravujú na povrchu Európy,“ hovorí.

A keďže začiatkom minulého roka začali pracovať na experimente so zásobami, v laboratóriu sa neobjavili žiadne prvky pripomínajúce penitentes v podmienkach podobných Európe. Údaje však boli natoľko zaujímavé, že sa nedávno rozhodli experiment zväčšiť a prejsť od zásobníka po vákuovo uzavretú komoru z nehrdzavejúcej ocele nazvanú „Archa Európy“ pre cennú zlatú truhlu, ktorú zachránil Indiana Jones. Nové zariadenie im umožňuje starostlivejšie kontrolovať podmienky simulácie napríklad zmenou časovej mierky a použitím špeciálnej lampy, ktorá napodobňuje slnečné svetlo.

V samostatnom, skoršom projekte tím experimentoval s tým, aký druh vrtákov alebo fréz by mohol najlepšie fungovať na prevŕtanie sa cez ľad Európy, dokonca aj pomocou niektorých štandardných vrtákov, ktoré nájdete vo vašom miestnom železiarstve. Tento výskum viedol k prototypu, ktorý teraz informuje o vývoji budúcich robotických ramien v JPL.

„Tieto druhy experimentov na vyššej úrovni by nikdy neboli možné bez toho, aby sa najprv vykonalo vedecké a inžinierske rýchle prototypovanie, aby sa najprv odpovedalo na základnú otázku,“ hovorí Hand.

Pri zodpovedaní týchto základných otázok sa približujú k svojmu konečnému cieľu. „Veľkou motiváciou [tohto laboratória] je zlepšiť našu schopnosť hľadať a porozumieť známkam života na oceánskych svetoch mimo Zeme,“ hovorí Hand.

Opýtajte sa ktoréhokoľvek vesmírneho vedca, ktorý aspekt vesmíru si zaslúži výskumnú pozornosť, a budete počuť množstvo odpovedí: Mars, Pluto, exoplanéty. Ale Európa, najmenšia z Jupitera štyri galilejské mesiace , má v poslednej dobe veľký humbuk.

„Ľudia už predtým vedeli, že je to zvláštne a zaujímavé, dokonca sa vrátili do 70. rokov,“ hovorí Robert Pappalardo, projektový vedec pre nadchádzajúcu misiu NASA preletieť okolo Európy. Dáta z Voyageru ukázali, že Európa bola „geofyzikálne a geologicky fascinujúca,“ hovorí. Keď však kozmická loď NASA Galileo v 90-tych rokoch a začiatkom roku 2000 poslala späť snímky z Jupitera a jeho mesiacov, vedci našli v Európe „celkom priamy dôkaz, že oceán stále pretrváva“. Vedci si myslia, že tento oceán leží pod ľadovou kôrou Mesiaca a padá približne 62 míľ hlboko.

Robert Pappalardo s modelom Európy. Poďakovanie: NASA/JPL-Caltech

„Keď sa ako sprievodca pozrieme na život na Zemi, vidíme, že kdekoľvek na Zemi nájdete tekutú vodu, vo všeobecnosti nájdete život,“ dodáva Hand. 'Takže pri pohľade v slnečnej sústave na svety, ktoré obsahujú tekutú vodu, Európa vyniká ako jeden z popredných oceánskych svetov.'

Navyše existujú dôkazy o fyzikálnych a chemických procesoch vyskytujúcich sa na Európe, ktoré by mohli zohrávať úlohu pri podpore života, ako sú geochemické reakcie medzi podpovrchovou horninou a vodou alebo ľadom. 'Táto interakcia medzi vodou a skalou by mohla pomôcť poskytnúť prvky a energiu potrebnú na vybudovanie a napájanie života,' hovorí Hand. Mohla by existovať aj vulkanická aktivita alebo nízkoteplotné hydrotermálne systémy na morskom dne alebo geofyzikálne procesy prebiehajúce v ľadovej škrupine, ktoré by mohli poskytnúť podmienky a materiály vedúce k životu.

Vedci dúfajú, že zhromaždia informácie o tom, či by Európa mohla podporovať život v nadchádzajúcej misii NASA. Kozmická loď (zatiaľ nemá oficiálny názov) je naplánovaná na štart v roku 2022 a potenciálne by mohla doraziť k satelitu už v roku 2026.

Kozmická loď bude vybavená deviatimi hlavnými prístrojmi vrátane spektrometrov, magnetometrov, kamier a radaru. V pláne je, aby kozmická loď obiehala okolo Jupitera a využila svoju gravitáciu a gravitáciu Galileových mesiacov na niekoľkonásobné prelety okolo Európy, to všetko za približne 3,5 roka.

Vedci misie sa tiež pripravujú na možnosť vypustenia nejakého pristávacieho modulu krátko po vyslaní sondy, aby výskumníci mohli rýchlejšie aplikovať premietané informácie späť.

Ak by kozmická loď napríklad odhalila hotspot geologickej aktivity alebo oblasť s dôkazmi o organických materiáloch, „potom by to mohlo byť miesto, kam chceme poslať budúci lander,“ hovorí Pappalardo. 'Ale uvidíme, ako to dopadne.'

Vedci z laboratória Icy Worlds Simulation Lab sa snažia predvídať a pripraviť sa na akýkoľvek scenár, s ktorým sa budúca kozmická loď môže stretnúť.

Pohľad do Archy Európy počas experimentu. Poďakovanie: NASA/JPL-Caltech

„Ak jedného dňa pošleme niečo na povrchy týchto ľadových svetov, budeme sakra dobre vedieť, aká je povrchová morfológia,“ smeje sa Amy Hofmannová, vedecká pracovníčka a manažérka laboratória. V neskoršom e-maile napísala: „Dúfame, že výsledky našich (nevyhnutne) malých (v čase a priestore) experimentov nám umožnia vyvinúť modely na predpovedanie toho, čo by sme mohli očakávať, že sa stane na Európe v oveľa väčšej miere. priestorové a časové škály“.

A o desaťročie by sme mohli získať nejaké potvrdenie.

„Prvýkrát v histórii ľudstva máme skutočne nástroje a technológie na to, aby sme mohli ísť von a urobiť prieskum, ktorý by mohol odpovedať na túto veľmi základnú otázku, či biológia funguje alebo nefunguje mimo Zeme a či sme alebo nie sme vo vesmíre sami. “ hovorí Hand. 'A myslím si, že najlepším miestom, kde odpovedať na otázku, či sme alebo nie sme sami, je európsky oceán.'