Setelah dua puluh tahun naik turun, pengembangan dan pengurangan, para saintis berada di puncak menghantar misi untuk meneroka dunia lautan Eropah. Mungkinkah ini peluang terbaik untuk mencari kehidupan di mana saja di sistem suria? Bagaimanapun, Eropah adalah dunia yang sangat kecil yang mengorbit planet Musytari raksasa, bahkan lebih kecil daripada Bulan Bumi. Dari kejauhan, Eropah kelihatan seperti jaringan bergaris-garis gelap yang bergerigi, seperti gambar pensil yang tidak kemas dari seorang kanak-kanak. Retakan linier panjang di dalam ais dijumpai dekat, dalam beberapa kes sejauh ribuan kilometer. Banyak dipenuhi dengan bahan cemar yang tidak diketahui yang para saintis sebut "lumpur coklat." Di tempat lain, permukaannya tidak rata dan hancur, seolah-olah kepingan ais besar melayang, berputar, dan terbalik dalam lumpur.
Graviti Musytari yang kuat membantu menghasilkan daya pasang surut yang meregangkan dan melemahkan bulan berkali-kali. Tetapi tekanan yang telah membuat landskap terpecah-pecah di Eropah dijelaskan dengan baik oleh cengkerang es yang melayang di lautan air cair.
"Fakta bahawa ada air cair di bawah permukaan Europa, seperti yang kita ketahui dari misi sebelumnya, khususnya dari pemerhatian magnetometer yang dikumpulkan oleh Galileo pada tahun 1990-an, menjadikannya salah satu sasaran berpotensi paling menarik untuk pencarian kehidupan," kata Profesor Andrew Coates. dari Makmal Penyelidikan Angkasa Mullard di Surrey, UK.
Kedalaman asin Europa dapat mencapai 80-170 kilometer jauhnya ke satelit, yang bermaksud bahawa ia dapat berisi air cair dua kali lebih banyak daripada semua lautan Bumi.
Walaupun air adalah salah satu prasyarat terpenting untuk hidup, lautan Europa mungkin mempunyai yang lain, seperti sumber tenaga kimia untuk mikroba. Lebih-lebih lagi, lautan dapat berinteraksi dengan permukaan melalui sejumlah cara, termasuk titisan ais hangat yang menaikkan cangkerang ais dari bawah ke atas. Oleh itu, mengkaji permukaan dapat memberikan petunjuk tentang apa yang berlaku di lautan.
Kini NASA melancarkan dua misi untuk meneroka dunia yang menarik ini. Kedua-duanya dibincangkan pada Persidangan Sains Lunar dan Planet ke-48 (LPSC) di Houston.
Yang pertama adalah misi terbang yang disebut Europa Clipper, yang kemungkinan akan berlangsung pada tahun 2022. Yang kedua adalah misi pendaratan yang akan diikuti beberapa tahun kemudian.
Video promosi:
Robert Pappalardo dari Jet Propulsion Laboratory NASA adalah seorang Clipper Scientist.
"Kami berusaha memahami kemungkinan kebiasaan Eropah, bahan-bahannya untuk kehidupan: air dan ketersediaan tenaga kimia yang mungkin untuk hidup," katanya. "Kami melakukan ini dengan berusaha memahami lautan dan cangkang es, komposisi dan geologi. Dan bersama-sama mereka menunjukkan tahap aktiviti Eropah sekarang”.
Clipper membawa muatan sembilan alat, termasuk kamera yang akan menangkap sebahagian besar permukaan; spektrometer untuk memahami komposisinya; radar telap ais untuk memetakan kerang ais dalam tiga dimensi dan mencari air di bawah tempurung ais; magnetometer untuk mencirikan laut.
Namun, sejak kapal angkasa Galileo memberikan bukti lautan pada tahun 1990-an, kita tahu bahawa Eropah bukan satu-satunya yang seumpamanya.
"Selama sepuluh tahun terakhir, kami terkejut mengetahui bahawa mustahil untuk melakukan perjalanan ke sistem suria luar dan tidak bertembung dengan dunia lautan," kata saintis Clipper, Kurt Niebuhr.
Di bulan Saturnus Enceladus, misalnya, es dari lautan bawah permukaan bumi meletus ke angkasa melalui celah-celah di kutub selatan.
Bulan Saturnia juga dapat melihat misi khusus pada tahun 2020-an, tetapi Dr. Niebuhr berpendapat Eropah adalah sasaran yang lebih menarik: “Eropah jauh lebih besar daripada Enceladus dan memiliki yang paling banyak: lebih banyak aktiviti geologi, lebih banyak air, lebih banyak ruang untuk air itu, lebih banyak panas. lebih banyak bahan mentah dan lebih stabil dalam persekitaran."
Ada perkara lain yang menjadikan bulan ini menonjol: persekitarannya. Laluan orbit Europa masuk jauh ke medan magnet Musytari, yang menangkap dan mempercepat zarah.
Hasilnya adalah sabuk radiasi yang kuat yang memanggang elektronik kapal angkasa, membatasi jangka masa misi hingga berbulan-bulan atau bahkan beberapa minggu. Walau bagaimanapun, sinaran ini juga menyebabkan reaksi di permukaan Europa, mewujudkan oksidan. Di Bumi, biologi menggunakan tindak balas kimia antara oksidan dan sebatian yang dikenali sebagai agen pengurangan untuk memberikan tenaga yang diperlukan untuk kehidupan.
Walau bagaimanapun, oksidan yang dihasilkan di permukaan bermanfaat bagi mikroorganisma Europa hanya jika mereka dapat turun ke lautan. Nasib baik, proses perolakan yang mendorong titisan ais hangat ke atas juga dapat menghakis bahan permukaan. Sekali di lautan, oksidan dapat bertindak balas dengan agen pengurangan yang dihasilkan oleh air laut, bertindak balas di dasar laut yang keras.
"Anda memerlukan kedua tiang bateri," jelas Robert Pappalardo.
Bagi saintis seperti Dr. Pappalardo, misi yang akan datang adalah impian yang menjadi kenyataan selama dua dekad. Sejak konsep pertama untuk misi ke Eropah dikembangkan pada akhir 1990-an, cadangan telah digagalkan satu demi satu.
Pada tahun 2000-an, Amerika Serikat dan Eropah bahkan mengumpulkan sumber daya untuk misi yang akan mengirim kapal angkasa yang terpisah ke Eropah dan bulan Jupiter Ganymede. Tetapi rancangan itu dibatalkan kerana pemotongan anggaran, dan bahagian Eropah tumpah ke misi Juice.
"Saya rasa tidak ada misi ke Eropah dalam 18 tahun terakhir yang melewati jari dan mata saya," kata Niebuhr. "Sudah lama perjalanan. Jalan untuk melancarkan selalu duri, dan juga penuh dengan kekecewaan. Kita merasakannya terutama pada contoh Eropah”.
Menjelajah Eropah adalah mahal - walaupun tidak lebih daripada misi unggulan NASA lain seperti Cassini atau Curiosity.
Terdapat cabaran kejuruteraan yang kompleks, seperti bekerja di tali pinggang radiasi Musytari. Instrumen kapal angkasa mesti dilindungi dengan bahan seperti logam titanium, kata Pappalardo, tetapi "mereka mesti dapat melihat Europa."
Oleh itu, untuk memastikan Clipper selamat, NASA akan sedikit menyimpang dari peraturan. Seharusnya seperti ini: Galileo terbang melewati Europa, jadi misi berikutnya harus berada dalam orbit. Inilah cara kami berniaga,”kata Niebuhr. Tetapi daripada memasuki orbit Europa, Clipper akan mengurangkan kesan radiasi pemendekan misi dengan memasuki orbit Musytari dan membuat sekurang-kurangnya 45 misi dekat ke bulan berais dalam tiga setengah tahun.
"Kami menyedari bahawa kami dapat mengelakkan masalah teknikal ini memasuki orbit Eropah, menjadikan misi lebih layak dan pada masa yang sama memenuhi semua tugas ilmiah."
Keamatan cahaya matahari berhampiran Europa adalah tiga puluh kali lebih lemah daripada di Bumi. Tetapi NASA memutuskan bahawa ia dapat menghidupkan panel solar Clipper, jadi tidak perlu menggunakan generator radioisotop seperti misi lain. "Penelitian selama bertahun-tahun ini memaksa kita untuk meninggalkan konsep lama dan fokus pada apa yang sebenarnya dapat dicapai, tidak diinginkan," kata Kurt Niebuhr.
Pada tahun 2011, berikutan pembatalan misi AS-Eropah, sebuah laporan dari Majlis Penyelidikan Nasional mengesahkan pentingnya mempelajari bulan berais. Walaupun begitu, NASA masih berhati-hati dengan kosnya.
Pendarat tidak menerima dana dalam permintaan anggaran presiden 2018 untuk NASA. Tetapi Dr. Jim Green, pengarah sains planet di agensi itu, mengatakan bahawa "misi ini sangat menarik kerana akan memberitahu kita mengenai sains yang dapat kita lakukan di permukaan satelit."
“Kita harus melalui proses yang panjang untuk memahami ukuran apa yang perlu kita lakukan. Maka kita harus bekerjasama dengan pihak pentadbiran dan menjadualkan waktu yang tepat, menyetujui anggaran untuk terus maju."
Selama dua puluh tahun terakhir, konsep pendarat yang sangat inovatif telah diusulkan, mencerminkan kemurahan ilmiah yang dapat digunakan setelah mendarat. Gearyne Jones dari Mullard Space Research Laboratory telah mengusahakan konsep yang disebut "penetrator."
"Mereka belum pernah pergi ke angkasa lepas, tetapi teknologinya sangat menjanjikan," jelasnya. Proyektil, ditembakkan dari satelit, menyentuh permukaan "sangat keras, dengan kecepatan sekitar 300 meter sesaat, 1000 km / jam", membuang es untuk analisis lebih lanjut oleh instrumen onboard yang seharusnya dapat menahan kejatuhan.
Sebaliknya, pendaratan masa depan NASA akan mendarat dengan lembut menggunakan teknologi "sky crane" yang digunakan untuk menjatuhkan jelajah Curiosity di Marikh dengan selamat pada tahun 2012. Semasa mendarat, ia akan menggunakan sistem pendaratan autonomi untuk mengesan dan mencegah bahaya permukaan dalam masa nyata.
Clipper akan dapat memberikan pengintaian untuk lokasi pendaratan. Saya suka idea bahawa dia akan mencari sebuah oasis yang sesuai di mana air dekat dengan permukaan. Mungkin akan menjadi hangat dan akan ada bahan organik,”kata Pappalardo.
Kapal tersebut akan dilengkapi dengan instrumen sensitif dan gergaji berputar yang akan memberikan sampel segar dari bawah permukaan es yang dirawat dengan radiasi.
"Pendarat harus pergi ke sampel ais segar dan segar. Untuk melakukan ini, dia harus menggali jauh atau meletus di permukaan - membuat geyser - yang akan membuang banyak bahan segar ke permukaan, "kata Kurt Niebuhr.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, Teleskop Hubble telah membuat pemerhatian awal mengenai letusan ais air yang meletus dari bawah Europa, sama dengan yang terdapat di Enceladus. Tetapi tidak ada gunanya mengunjungi tempat letusan sepuluh tahun - peranti perlu mengunjungi tempat yang mempunyai letusan yang agak segar.
Oleh itu, saintis perlu memahami apa yang mendorong geyser ini: sebagai contoh, Clipper akan menentukan sama ada geyser dikaitkan dengan mana-mana kawasan panas di permukaan.
Hamparan laut di Bumi penuh dengan kehidupan, jadi sukar bagi kita untuk membayangkan lautan sedalam 100 km di Eropah. Tetapi ambang saintifik untuk mengesan kehidupan ditetapkan sangat tinggi. Adakah kita akan dapat mengenali kehidupan asing jika kita menemuinya?
"Tujuan misi pendaratan bukan hanya untuk menemukan kehidupan (untuk kepuasan kita), tetapi untuk meyakinkan orang lain bahawa kita melakukannya," jelas Niebuhr. "Tidak baik bagi kita untuk melabur dalam misi ini jika semua yang kita buat adalah kontroversi saintifik."
Oleh itu, pasukan mencadangkan dua cara. Pertama, sebarang pengesanan kehidupan mesti berdasarkan beberapa baris data bebas dari pengukuran langsung.
"Anda tidak dapat membuat satu pengukuran dan mengatakan: ya, ada eureka, kami menjumpainya. Anda melihat jumlahnya,”kata Niebuhr. Kedua, saintis telah mengembangkan kerangka untuk menafsirkan hasil ini, beberapa di antaranya mungkin positif dan yang lain negatif. "Pohon keputusan dibuat yang melalui semua pemboleh ubah yang berbeza. Dengan mengikuti semua jalan yang berbeza ini, kita mendapat hasil akhirnya, salah satu daripada dua perkara: sama ada kita menemui kehidupan, atau tidak, "katanya.
ILYA KHEL
