Collecties

"Ocean Worlds:" The Hunt for Aliens Closer to Home



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Wetenschappers en astronomen zijn al ongeveer een eeuw op zoek naar bewijs van leven buiten de aarde met behulp van indirecte middelen. De afgelopen zestig jaar hebben we ernaar kunnen zoeken met directe middelen, met behulp van robotachtige ruimtevaartuigen om te zoeken naar biologische handtekeningen in het hele zonnestelsel.

En hoewel onze inspanningen tot dusver geen succes hebben gehad, kunnen we troost putten uit de wetenschap dat we nauwelijks aan de oppervlakte zijn gekomen. En het is heel goed mogelijk dat we op de verkeerde plaatsen hebben gezocht. Als aardse wezens kunnen we ons vergeven dat we denken dat er waarschijnlijk leven bestaat op rotsachtige planeten met veel water.

GERELATEERD: MOETEN WE OP ZOEK NAAR ALIENS DIE ZWART GAT AANGEDREVEN STARSHIPS GEBRUIKEN

Maar zoals wetenschappers sinds de jaren zeventig beginnen te vermoeden, is de beste gok om leven in ons zonnestelsel te vinden misschien wel onder de oppervlakte van enkele van de vele ijzige manen.

Wat zijn "Ocean Worlds"?

Oceaanwerelden zijn per definitie lichamen met overvloedige waterbronnen. Aangezien 71% van het oppervlak van onze planeet bedekt is met water, is de aarde een goed voorbeeld van een "oceaanwereld". Interessant genoeg hadden Mars en Venus ook oceanen op hun oppervlak, maar deze gingen verloren toen de planeten aanzienlijke veranderingen in hun klimaat ondergingen.

Omdat water essentieel is voor het leven zoals we dat kennen, werd lang gedacht dat oceaanwerelden zoals de aarde zeer zeldzaam en kostbaar zijn. Maar vanaf de jaren zeventig hebben robotmissies onthuld dat oceanen ook kunnen bestaan ​​onder de oppervlakken van ijzige manen in het buitenste zonnestelsel. De eerste die ontdekt werden, waren de grootste manen van Jupiter, die ook bekend staan ​​als de Galileïsche manen (naar hun stichter, Galileo Galilea).

Gecombineerd met een rijke chemische omgeving die elementen bevat die essentieel zijn voor het leven (zuurstof, koolstof, fosfor, methaan, enz.) En interne verwarmingsmechanismen, begonnen wetenschappers te speculeren dat deze lichamen het leven zouden kunnen ondersteunen. In de afgelopen decennia zijn er voorstellen gedaan om robotmissies naar deze lichamen te sturen om op zoek te gaan naar tekenen van leven ("biosignatures").

In 2004 richtte NASA de Outer Planets Assessment Group (OPAG) op, die werd belast met het identificeren van wetenschappelijke prioriteiten en paden voor verkenning in het buitenste zonnestelsel. In 2016 richtte OPAG de Roadmaps to Ocean Worlds (ROW) -groep op, die de taak had om de basis te leggen voor een missie om "oceaanwerelden" te verkennen op zoek naar leven.

De doelstellingen en van de RIJ werden samengevat in een presentatie getiteld "Exploratiepaden voor Europa na initiële in-situanalyses voor biosignaturen", die werd afgeleverd tijdens de "Planetary Science Vision 2050 Workshop" op het NASA-hoofdkantoor in Washington, DC.

Deze doelstellingen werden online gepubliceerd in een studie uit 2019 met de titel "The NASA Roadmap to Ocean Worlds" die werd geleid door Amanda Hendrix van het Planetary Science Institute en Terry Hurford van NASA Goddard Space Flight Center. Zoals ze zeiden:

Voor de doeleinden van ROW (Roadmap to Ocean Worlds) en om de omvang van een toekomstig Ocean Worlds-programma te beperken, definiëren we een "oceaanwereld" als een lichaam met een huidige vloeibare oceaan (niet noodzakelijk mondiaal). Alle lichamen in ons zonnestelsel die aannemelijk een oceaan kunnen hebben of waarvan bekend is dat ze een oceaan hebben, zullen als onderdeel van dit document worden beschouwd. De aarde is een goed bestudeerde oceaanwereld die kan worden gebruikt als referentie ("grondwaarheid") en als vergelijkingspunt. "

Ocean Worlds in ons zonnestelsel:

Op dit moment heeft NASA vastgesteld dat er maar liefst negen oceaanwerelden in het zonnestelsel kunnen zijn, en het is mogelijk dat er nog meer zouden kunnen zijn. Ze omvatten Ceres, Europa, Ganymede, Callisto, Enceladus, Dione, Titan, Triton, Pluto - een combinatie van ijzige manen en ijzige kleine planeten.

Aangenomen wordt dat deze werelden allemaal innerlijke oceanen bezitten die bestaan ​​tussen het oppervlakte-ijs en de kern-mantelgrens. Een interessant kenmerk van deze werelden is hoeveel ervan uit water en ijs bestaan. Op aarde is water slechts 1% van de totale diameter van de planeet. Maar op deze manen en kleine planeten varieert het van tussen 55% (Europa) tot 90% (Ganymede en Enceladus)

Bovendien bevindt het diepste deel van de oceaan zich op aarde in de westelijke Stille Oceaan; in het bijzonder een regio die bekend staat als de Challenger Deep. Deze regio ligt aan de zuidkant van de Mariana Trench, en is ongeveer 11.000 m (36.200 voet) diep. Vergelijk dat eens met oceanen die een diepte van ongeveer 100 km (62 mijl) kunnen bereiken, met meer zout water dan alle oceanen van de aarde samen.

Hoeveel meer? Overweeg Europa, dat zich aan de onderkant van de schaal bevindt. De ijslagen en het oceaanwater hebben een geschat volume van ongeveer drie biljard kubieke kilometer (3 × 10 ^ 18 m³), ​​wat iets meer is dan twee keer het gecombineerde volume van alle oceanen op aarde. Aan het andere uiteinde van de schaal bevindt zich Ganymedes, die een geschat volume aan ijs en water heeft dat 39 keer zoveel is als de aarde.

Afgezien van water, blijken deze werelden ook vluchtige verbindingen te bevatten (d.w.z. kooldioxide, methaan, ammoniak), biologische moleculen en interne verwarming veroorzaakt door geothermische activiteit of het verval van radioactieve elementen. Deze combinatie van water, biologische moleculen en energie maken deze manen tot mogelijke kandidaten in de zoektocht naar buitenaards leven.

Ceres:

De dwergplaneet Ceres is het grootste object in de Main Asteroid Belt, evenals het grootste object tussen Mars en Jupiter. Toen het in 1801 door Giuseppe Piazzi werd ontdekt, was het zelfs het eerste lid van de asteroïdengordel dat werd waargenomen. De volgende twee eeuwen zou het een "asteroïde" blijven worden genoemd.

Echter, met het Great Planet Debate van de vroege jaren 2000, werd Ceres opnieuw geclassificeerd. Net als Pluto en andere bolvormige lichamen die hun baan niet hebben vrijgemaakt, werd Ceres aangewezen als een "dwergplaneet" (of kleine planeet), in overeenstemming met de resolutie die werd aangenomen tijdens de 26e Algemene Vergadering van de Internationale Astronomische Unie (IAU).

Op basis van zijn grootte en dichtheid, geloofde Ceres dat het onderscheid maakte tussen een kern bestaande uit silicaatmineralen en metalen en een mantel bestaande uit ijs. Bovendien zijn er meerdere bewijzen die het bestaan ​​ondersteunen van een oceaan met vloeibaar water in het binnenste van Cere, die zich zou bevinden op de grens tussen kern en mantel.

Wetenschappers hebben bijvoorbeeld aanzienlijke hoeveelheden hydroxide-ionen gedetecteerd nabij de noordpool van Cere, die het product kunnen zijn van waterdamp die chemisch wordt ontkoppeld door ultraviolette zonnestraling. Er zijn ook verschillende bronnen van waterdamp gedetecteerd rond de middelste breedtegraden.

Deze kunnen het resultaat zijn van oppervlakte-ijs dat is gesublimeerd als gevolg van komeetinslagen, of van cryovolkanische uitbarstingen als gevolg van interne hitte en ondergrondse druk.

Bovendien hebben infraroodgegevens op het oppervlak de aanwezigheid van natriumcarbonaat en kleinere hoeveelheden ammoniumchloride of ammoniumbicarbonaat aangetoond. Deze materialen zijn mogelijk ontstaan ​​uit de kristallisatie van pekel die van onderaf het oppervlak bereikte.

De aanwezigheid van ammoniak, een natuurlijk antivriesmiddel waarvan bekend is dat Ceres het heeft, zou kunnen zijn hoe deze binnenzee in een vloeibare toestand blijft. Het wordt geschat op 100 km (62 mijl) diep, en kan wel 200 miljoen km³ (48 mi³) water bevatten. Dit is bijna drie keer zoveel zoet water als er op aarde is - 35 miljoen km³ (8,4 miljoen mi³).

De kans dat dit lichaam het leven in zijn binnenste zou kunnen ondersteunen? Op dit moment onduidelijk, maar de moeite waard!

Callisto:

Callisto is de buitenste van de Galilese manen van Jupiter en wordt ook verondersteld een oceaan te herbergen in het binnenste. Net als Ceres wordt aangenomen dat deze oceaan bestaat als gevolg van de aanwezigheid van voldoende ammoniak in het binnenste, evenals de mogelijke aanwezigheid van radioactieve elementen waarvan het verval voor de nodige warmte zorgt.

Het bestaan ​​van deze oceaan wordt verondersteld gebaseerd op het feit dat het krachtige magnetische veld van Jupiter niet voorbij het oppervlak van de Callisto doordringt. Dit suggereert dat er zich een laag sterk geleidende vloeistof onder de ijslaag bevindt die minstens 10 km (6,2 mijl) diep is. Als er echter voldoende ammoniak is, kan het tot 250 - 300 km (155 - 185 mijl) diep zijn.

Als dat waar is, zou dit betekenen dat Callisto ongeveer gelijke delen rotsachtig materiaal en waterijs is, welk ijs ongeveer 49-55% van de maan uitmaakt en waterijs met vluchtige stoffen (zoals ammoniak) die 25-50% van zijn totale oppervlaktemassa uitmaken. Onder deze hypothetische oceaan lijkt het binnenste van Callisto te bestaan ​​uit samengeperste rotsen en ijs, waarbij de hoeveelheid gesteente toeneemt met de diepte.

Dit betekent dat Callisto slechts gedeeltelijk gedifferentieerd is, met een kleine silicaatkern die niet groter is dan 600 km (370 mijl) omgeven door een mix van ijs en rots. Geen goede gok om leven te vinden, maar een missie om de binnenzee te verkennen zou niettemin van onschatbare waarde zijn!

Europa:

Europa is de maan waarmee het allemaal begon! Decennia lang is de wetenschappelijke consensus geweest dat onder het oppervlak van deze maan van Jupiter (en Galilea) een oceaan met vloeibaar water ligt, hoogstwaarschijnlijk op de grens tussen de kern en de mantel. Aangenomen wordt dat het mechanisme hiervoor getijdenbuiging is, waarbij het krachtige zwaartekrachtveld van Jupiter ervoor zorgt dat Europa's rotsachtige, metalen kern geothermische activiteit ervaart.

Deze activiteit zou kunnen leiden tot de vorming van hydrothermale ventilatieopeningen op de oceaanbodem, waar warmte en mineralen uit het binnenland in de oceaan worden geïnjecteerd. Op aarde wordt aangenomen dat dergelijke openingen de plaats zijn waar het vroegste leven bestond (wat wordt aangegeven door gefossiliseerde bacteriën die dateren van ongeveer 4,28 miljard jaar geleden).

In dezelfde geest kunnen hydrothermale ventilatieopeningen op Europa aanleiding geven tot vergelijkbare levensvormen, zoals extreme bacteriën en mogelijk zelfs complexere levensvormen.

Het bestaan ​​van deze innerlijke oceaan wordt ondersteund door meerdere bewijsregels die zijn verzameld door verschillende robotmissies. Deze omvatten geologische modellen die anticiperen op getijdenbuiging in het binnenste en beelden gemaakt door sondes die "chaos terrein" onthulden op Europa, waar het terrein wordt doorkruist door banden en richels en opmerkelijk glad is.

Er is ook de manier waarop periodieke waterpluimen hebben geobserveerd die het oppervlak van Europa doorbraken en tot 200 km (120 mijl) hoog reikten - meer dan 20 keer de hoogte van Mt. Everest! Deze verschijnen wanneer Europa het verst van Jupiter verwijderd is (periapsis) en worden veroorzaakt door getijdekrachten.

Met behulp van deze gegevens hebben wetenschappers een reeks modellen ontwikkeld om de binnenomgeving van Europa te beschrijven. Elk van deze heeft gevolgen voor het mogelijke bestaan ​​van leven en ons vermogen om er aan de oppervlakte bewijs van te vinden.

In het "dunijsmodel" is de ijslaag slechts enkele kilometers dik - op sommige plaatsen 200 m (650 ft) - en is contact tussen de ondergrond en het oppervlak een vast onderdeel. Dit contact zou verantwoordelijk zijn voor de productie van Europa's beroemde "chaos terrein", waarvan wordt gedacht dat het dunne stukken ijs zijn die bovenop enorme meren van water zitten.

In het "dikijsmodel", dat meer de voorkeur geniet, is contact tussen de oceaan en het oppervlak zeldzaam en vindt alleen plaats onder open ruggen. Tussen deze twee modellen schatten wetenschappers dat de korst van Europa ergens tussen de 10 en 30 km dik is, terwijl de vloeibare oceaan zich uitstrekt tot een diepte van ongeveer 100 km.

Vanwege deze combinatie van vloeibaar water, organische moleculen en chemie, en interne verwarming, wordt Europa beschouwd als een van de beste kandidaten om leven buiten de aarde te vinden.

Ganymedes:

Een andere Jupiter-maan, ook een van de Galileeërs, is Ganymedes, die het record vestigt als waterig! Een ander ding dat deze maan onderscheidt, is het intrinsieke magnetische veld - iets dat geen enkele andere maan (of rotsachtige planeet) bezit - en een atmosfeer die aurorae ervaart.

Net als Europa wordt aangenomen dat deze maan een kern heeft die is samengesteld uit metaal- en silicaatmineralen, die buigt door interactie met de zwaartekracht van Jupiter om interne verwarming te creëren. Deze warmte zorgt voor een oceaan met vloeibaar water die zich op de grens tussen de kern en de mantel bevindt.

Alles bij elkaar genomen, wordt aangenomen dat Ganymedes bestaat uit gelijke delen rotsachtig materiaal en waterijs, waarbij water 46-50% van de massa van de maan uitmaakt en 50-90% van de massa van het oppervlak.

Naast andere bewijzen, is de aanwezigheid van een oceaan in Ganymede bevestigd door metingen die zijn verkregen door robotmissies over hoe Ganymedes aurora zich gedraagt. Deze aurorae worden beïnvloed door het magnetische veld van Ganymedes (iets dat geen enkele andere maan bezit) dat op zijn beurt wordt beïnvloed door de aanwezigheid van een grote, ondergrondse oceaan die bestaat uit zout water.

Volgens metingen van robotsondes wordt aangenomen dat het inwendige van de maan wordt onderscheiden tussen een vaste binnenkern met een straal tot 500 km (310 mijl) (en samengesteld of ijzer en nikkel) en een vloeibare ijzer en ijzersulfide buitenkern . Convectie in deze buitenste kern is wat wordt verondersteld het intrinsieke magnetische veld van Ganymedes te voeden.

De buitenste ijsschil is de grootste laag van allemaal, met een straal van naar schatting 800 km (497 mijl). Als deze schattingen kloppen, dan bezit Ganymede de diepste oceanen in het zonnestelsel. Of deze oceanen al dan niet leven zouden kunnen herbergen, dat blijft zeer speculatief.

Enceladus:

Hier hebben we een recentere toegang tot de "Ocean Worlds" club. In 2005 constateerde NASA's Cassini-missie het bestaan ​​van waterstralen die afkomstig waren van het zuidelijk halfrond van deze maan rond een reeks kenmerken die bekend staan ​​als de "Tiger Stripes". Deze strepen komen overeen met lineaire depressies in het oppervlakte-ijs, waar cryovulkanisme water naar het oppervlak dwingt.

Sinds die tijd hebben wetenschappers de mogelijkheid gekoesterd dat Enceladus een oceaan met vloeibaar water onder zijn ijskoude korst heeft. Op basis van zwaartekrachtmetingen uitgevoerd door de Cassini-missie, schatten wetenschappers dat het zich uitstrekt tot een diepte van ongeveer 10 km (6,2 mijl) onder het oppervlak en dat de pluimen aan het oppervlak er helemaal naar toe reiken.

Analyse van de pluimen gaf aan dat ze in staat zijn om 250 kg (lbs) waterdamp per seconde af te geven met snelheden tot 2189 km / u, waardoor ze tot 500 km (310 mijl) de ruimte in kunnen reiken. De intensiteit van deze uitbarstingen varieert aanzienlijk op basis van veranderingen in de baan van Enceladus.

Wanneer Enceladus zich op apoapsis bevindt (het verst van Saturnus), staan ​​de spleten waardoor de uitbarstingen reizen onder minder druk, waardoor ze verder openen. Aangenomen wordt dat de pluimen zelf afkomstig zijn uit ondergrondse kamers aan de kern-mantelgrens, waar geothermische activiteit de oceaan in stand houdt.

Nog indrukwekkender is het feit dat spectroscopische analyse de aanwezigheid van methaan en enkelvoudige koolwaterstoffen in de pluimen aantoonde, evenals gehydrateerde mineralen. Deze elementen zijn allemaal essentieel voor het leven zoals we het kennen en kunnen erop duiden dat er kolonies van eenvoudige levensvormen bestaan ​​in het binnenste van Enceladus.

Titan:

De grootste maan van Saturnus staat erom bekend een methaancyclus te hebben die sterk lijkt op de waterkringloop van de aarde - waar methaan aan de oppervlakte voorkomt als meren, verdampt om wolken te vormen en terugkeert naar de oppervlakte in de vorm van koolwaterstofregens. Alles bij elkaar bevat Titan meer koolwaterstoffen in zijn atmosfeer en op zijn oppervlak dan alle olievoorraden op aarde bij elkaar.

Tegelijkertijd heeft Titan ook prebiotische omstandigheden en organische chemie op het oppervlak gevonden, wat een aanwijzing kan zijn voor leven. Bovendien zou Titan een oceaan van vloeibaar water onder zijn oppervlak kunnen hebben die ook leven zou kunnen ondersteunen. Net als Callisto wordt aangenomen dat het interieur van Titan gedifferentieerd is en bestaat uit gelijke delen waterijs en rotsachtig materiaal / metalen.

In het midden bevindt zich een kern van 3.400 km (~ 2100 mi) van waterhoudend rotsachtig materiaal omgeven door lagen die zijn samengesteld uit verschillende vormen van gekristalliseerd ijs en diepere niveaus van ijs onder hoge druk. Daarboven bevindt zich een vloeibare oceaan tot 200 km (125 mi) dik en bestaande uit water en ammoniak, waardoor het water zelfs bij temperaturen onder het vriespunt in vloeibare toestand kan blijven.

Net als bij andere "Ocean Worlds", wordt het bestaan ​​van deze ondergrondse oceaan ondersteund door meerdere bewijzen. Dit omvat het feit dat het oppervlak van de maan erg glad en jong is, waar de meeste kenmerken dateren van tussen de 100 miljoen en 1 miljard jaar oud, een indicatie van geologische activiteit die het oppervlak vernieuwt.

Een andere indicator is het bewijs van cryovulkanisme, dat verantwoordelijk zou kunnen zijn voor een deel van het atmosferische methaan. Omdat de hoeveelheid vloeibaar methaan op het oppervlak onvoldoende wordt geacht voor de gasvormige concentraties in de wazige atmosfeer van Titan, wordt gedacht dat ook een inwendige bron een rol speelt.

De argumenten voor leven op Titan blijven zeer speculatief en zouden extreme levensvormen met zich meebrengen die naar aardse normen zeer exotisch zijn. Desalniettemin hebben laboratoriumsimulaties geleid tot het idee dat er voldoende organisch materiaal op Titan is om een ​​chemische evolutie op gang te brengen die analoog is aan wat men denkt dat het leven op aarde is begonnen.

Dione:

Deze maan van Saturnus werd voor het eerst bestudeerd door de Voyager 1 en 2 ruimtesondes toen ze door het Saturnus-systeem gingen in 1980 en 1981. Het werd verder bestudeerd door de Cassini missie, die tussen 2005 en 2015 vijf keer op de maan vliegen.

Wat deze missies onthulden, was een satelliet met glad terrein, wat wordt gezien als een indicatie van endogeen weer opduiken en vernieuwen. In combinatie met modellen die zijn gebouwd door NASA-wetenschappers, wordt aangenomen dat Dione's kern getijdenverwarming ervaart die toeneemt naarmate het dichter in zijn baan bij Saturnus komt. Dit kan betekenen dat Dione een oceaan met vloeibaar water heeft als kern-mantelgrens.

Triton:

De grootste maan van Neptunus is lange tijd een bronmysterie gebleven voor wetenschappers. Ongeveer 55% van het oppervlak van Triton is bedekt met bevroren stikstof, terwijl waterijs 15-35% uitmaakt, terwijl kooldioxide-ijs (ook bekend als "droogijs") de resterende 10-20% vormt. Sporen van belangrijke vluchtige stoffen zijn ook ontdekt in de korst, waaronder methaan en kleine hoeveelheden ammoniak.

Dichtheidsmetingen suggereren dat het interieur van Triton wordt gedifferentieerd tussen een vaste kern gemaakt van rotsachtig materiaal en metalen en een mantel en korst die is samengesteld uit ijs. Er wordt getheoretiseerd dat als er voldoende radioactieve elementen in het interieur zijn, het voldoende energie zou kunnen leveren om convectie in de mantel aan te drijven, wat voldoende kan zijn om een ​​ondergrondse oceaan te behouden.

De aanwezigheid van vluchtige elementen versterkt deze mogelijkheid verder, en als er voldoende warmte vanuit de kern wordt geleverd, kan het zijn dat er leven bestaat in deze binnenzee.

Pluto:

Gebaseerd op gegevens verkregen door NASA's New Horizon-missie, geloven wetenschappers nu dat de interne structuur van Pluto kan worden onderscheiden tussen een kern van rotsachtig materiaal en metaal met een diameter van ongeveer 1700 km (70% van de planeet), die is omgeven door een mantel van ijs bestaande uit water, stikstof en andere vluchtige stoffen.

Nogmaals, de aanwezigheid van voldoende radioactieve elementen in de kern zou kunnen betekenen dat het interieur van Pluto warm genoeg is om een ​​innerlijke oceaan te behouden. Net als bij andere Ocean Worlds, zou dit zich op de kern-mantelgrens bevinden en wordt geschat op 100 tot 180 km (62 tot 112 mijl) dik.

Eerdere verkenning:

Alle verdachten Ocean Worlds van het zonnestelsel zijn allemaal in het verleden onderzocht. Sommige zijn de afgelopen decennia uitgebreider onderzocht door meerdere robotmissies. Andere zijn intussen zeer zelden of pas recentelijk onderzocht.

Jupiter:

De verkenning van Europa en andere Joviaanse manen begon met NASA's Pionier 10 en 11 ruimtevaartuig, dat in respectievelijk 1973 en 1974 flybys van het Jupiter-systeem uitvoerde. Deze leverden de eerste close-upfoto's op van Europa en andere Jupiter-manen, maar in lage resolutie.

De twee Voyager sondes volgden, reisden door het Joviaanse systeem in 1979 en verschaften meer gedetailleerde beelden van Europa's ijzige oppervlak. Deze beelden onthulden Europa's "chaos-terrein" -kenmerken, die aanleiding gaven tot speculatie dat de maan een innerlijke oceaan zou kunnen herbergen. Geofysische modellen die keken naar de zwaartekracht van Jupiter op de maan en de resulterende getijdenbuiging ondersteunden deze interpretatie.

Tussen 1995 en 2003, NASA's Galileo sonde cirkelde rond Jupiter en leverde het meest gedetailleerde onderzoek van de Galilese manen op, waaronder talloze flybys van Europa. Deze missie was verantwoordelijk voor het detecteren van het zwakke magnetische moment van Europa, wat erop wees dat er een laag sterk elektrisch geleidend materiaal in het binnenland van Europa bestaat. De meest plausibele verklaring hiervoor was een grote ondergrondse oceaan van vloeibaar zout water.

Saturnus:

In 1979 kwam de Pioneer 11 passeer het Saturnus-systeem en mat de massa en atmosfeer van Titan. In 1980 en 1981 (respectievelijk), Voyager 1 en 2 voerde een meer gedetailleerde studie uit van de atmosfeer van Titan en onthulde lichte en donkere kenmerken op het oppervlak (die later bekend zouden worden als de Xanadu- en Shangri-la-regio's).

Tussen 2004 en 2017 heeft de Cassini-Huygens missie zou de meest gedetailleerde en uitgebreide kijk op Saturnus en zijn manensysteem bieden. Het was de eerste robotmissie die pluimen op Enceladus observeerde in 2005, waarvan de missie-wetenschappers concludeerden dat het een indicatie was van een binnenzee en ook verantwoordelijk was voor het aanvullen van de E-ring van Saturnus met ijzige deeltjes.

De Cassini-orbiter voerde ook meerdere flybys van Titan uit en nam de hoogste resolutiebeelden ooit van het oppervlak van Titan. Hierdoor konden wetenschappers stukjes licht en donker terrein onderscheiden die Xanadu- en Shangri-La-kenmerken waren, en overvloedige bronnen van vloeistof in het noordelijke poolgebied detecteren, in de vorm van methaanmeren en zeeën.

De European Space Agency's (ESA) Huygens lander landde op 14 januari 2005 op het oppervlak, waardoor Titan het verste lichaam van de aarde was dat ooit een robotmissie landde. Hoewel de lander maar 90 minuten kon zenden, onthulden de gegevens die werden teruggestuurd veel over het oppervlak van Titan.

Dit omvatte bewijs dat veel van de oppervlaktekenmerken van Titan op een bepaald moment in het verleden door vloeistoffen lijken te zijn gevormd. De lander gaf ook informatie over de regio waarin hij landde, net buiten het meest oostelijke puntje van de heldere regio Adiri. Dit omvatte de "hooglanden" waarvan wordt aangenomen dat ze voornamelijk bestaan ​​uit waterijs en donkere organische verbindingen.

Deze verbindingen worden gemaakt in de bovenste atmosfeer en kunnen met methaanregen uit de atmosfeer van Titan komen en na verloop van tijd op de vlakten worden afgezet. De lander maakte ook foto's van een donkere vlakte bedekt met kleine rotsen en kiezelstenen (samengesteld uit waterijs) die aanvullend bewijs vertoonden van mogelijke fluviatieactiviteit (vloeistoferosie).

Andere werelden:

Slechts een handvol missies hebben de andere oceaanwerelden van het zonnestelsel verkend. Deze omvatten de Voyager 2 sonde, die een flyby van Triton in 1989 als onderdeel van zijn rondreis door Uranus, Neptunus en het buitenste zonnestelsel. Tijdens deze flyby, Voyager 2 verzamelde gegevens die veel onthulden over het oppervlak en de samenstelling van de maan, die nog steeds worden bestudeerd.

Tussen 2015 en 2018 is Ceres onderzocht door NASA's Dawn missie. Deze orbiter werd de eerste missie om een ​​dwergplaneet te bezoeken en in een baan rond twee bestemmingen buiten de aarde te gaan - Ceres en Vesta, het op een na grootste object in de Main Asteroid Belt. Naast het vinden van bewijs van een mogelijke binnenzee, de Dageraad missie bevestigde dat een vloeibare oceaan ooit een groot deel van het oppervlak van Ceres heeft bedekt.

Last but not least is Pluto, dat in 2015 voor het eerst in de geschiedenis werd bezocht door de Nieuwe horizonten missie. Deze missie leverde de eerste duidelijke beelden van Pluto's oppervlak op, waarbij dingen werden onthuld over de kenmerken van het oppervlak, de geologische geschiedenis, de samenstelling, de atmosfeer en hints naar de interne processen.

Toekomstige verkenningsmissies:

Om voor de hand liggende redenen zijn er meerdere missies voorgesteld om de oceaanwerelden van het zonnestelsel in de loop van de tijd te verkennen. Kijkend naar de toekomst is een aantal van deze concepten in ontwikkeling of naderen realisatie. Bovendien wordt verwacht dat missies van de volgende generatie die de grenzen van ruimteverkenning zullen verleggen, een rol zullen spelen bij de studie van Ocean Worlds.

Europa Clipper:

In 2011 werd een robotmissie naar Europa aanbevolen als onderdeel van de US Planetary Science Decadal Survey, een rapport dat werd gevraagd door NASA en de National Science Foundation (NSF) om de status van de planetaire wetenschap te herzien en missies voor te stellen die hun verkenning zouden bevorderen doelen tussen de jaren 2013 en 2022.

Als reactie daarop gaf NASA opdracht voor een reeks studies om de mogelijkheid van een Europa-lander in 2012 te onderzoeken, samen met concepten voor een ruimtevaartuig dat een rondvlucht langs Europa zou kunnen maken en een ruimtevaartuig dat de maan vanuit een baan om de aarde zou bestuderen. Terwijl het orbiter-voorstel zich zou concentreren op de "oceaan" -wetenschap, zou het multiple-flyby-voorstel zich concentreren op vragen die verband houden met Europa's interne chemie en energie.

In juli 2013 presenteerden NASA's Jet Propulsion Laboratory en Applied Physics Laboratory een bijgewerkt concept voor een flyby Europa-missie (de zogenaamde Europa Clipper). Naast het verkennen van Europa om de bewoonbaarheid ervan te onderzoeken, is de Clipper missie zou worden belast met het selecteren van locaties voor een toekomstige lander. Het zal niet in een baan om Europa draaien, maar in plaats daarvan in een baan om Jupiter en 45 vliegen op lage hoogte rond Europa uitvoeren.

Op 13 januari 2014 kondigde de House Appropriations Committee een nieuw tweeledig wetsvoorstel aan dat $ 80 miljoen aan financiering omvatte om de Europa-missieconceptstudies voort te zetten. In mei 2015 kondigde NASA officieel aan dat het de Europa Clipper missievoorstel, dat ergens in de jaren 2020 van start zou gaan.

Ze onthulden ook dat deze missie zou steunen op een reeks instrumenten, waaronder een ijsdoordringende radar, een kortegolf-infraroodspectrometer, een topografische beeldsensor en een ionen- en neutrale massaspectrometer.

SAP:

In 2012 maakte de European Space Agency (ESA) bekend dat ze de JUpiter ICy moon Explorer (JUICE) missieconcept, als onderdeel van het Cosmic Vision 2015-2025-programma van het bureau. Deze missie wordt gelanceerd in 2022 en arriveert in Jupiter in 2029, waar het minstens drie jaar zal besteden aan het uitvoeren van gedetailleerde observaties van Jupiter en de manen van Europa, Ganymede en Callisto.

De missie zou verschillende flybys van Europa en Callisto uitvoeren, maar zou uiteindelijk meer gericht zijn op Ganymede. Dit zal gebeuren met behulp van een suite met camera's, spectrometers, een laserhoogtemeter, een ijsdoordringend radarinstrument, een magnetometer, plasma- en deeltjesmonitors en radiowetenschappelijke hardware.

Europa Lander:

NASA heeft de afgelopen jaren ook plannen gemaakt voor een Europa Lander, een robotvoertuig dat vergelijkbaar zou zijn met de Viking 1 en 2missies die Mars in de jaren zeventig verkenden met een combinatie van baan en lander. De missie zou ook steunen op technologieën die zijn getest door de Mars PathfinderGeest, Kans en Nieuwsgierigheid rovers, vooral die die zijn ontworpen om te zoeken naar tekenen van een vorig leven (ook wel "biosignatures" genoemd).

Net als zijn voorgangers is de Europa Lander zou de bewoonbaarheid van Europa onderzoeken en het astrobiologische potentieel ervan beoordelen door voor eens en altijd het bestaan ​​van een ondergrondse oceaan te bevestigen. Het zou ook afhankelijk zijn van een reeks instrumenten om de kenmerken van water in en onder Europa's ijzige schaal te bepalen.

Maar het belangrijkste doel van deze missie zou natuurlijk zijn om te zoeken naar bewijzen van leven dat naar de oppervlakte had kunnen komen. Om deze reden zouden de regio's waar Europa pluimactiviteit ervaart een ideale plek zijn om in te landen.

Hoewel er nog geen datum is gespecificeerd wanneer een dergelijke missie zou starten of aankomen in Europa, wordt de missie van vitaal belang geacht voor toekomstige verkenning. Naar alle waarschijnlijkheid zou het volgen in het kielzog van de Europa Clipper-missie en landen op een door de orbiter geselecteerde locatie.

Titan Mare Explorer / onderzeeër:

NASA en de astronomische gemeenschap hebben ook een missie overwogen om de methaanmeren van Titan (met name de grootste meren van Kraken en Ligeia Mare) te verkennen op tekenen van mogelijk waterleven. Een concept is het voorstel dat bekend staat als de Titan Mare Explorer (TiME), een concept dat wordt overwogen door NASA in samenwerking met Lockheed Martin.

Deze missie omvatte een goedkope lander die neerstort in een meer op het noordelijk halfrond van Titan en gedurende 3 tot 6 maanden op het oppervlak van het meer drijft. Dit voorstel werd in 2012 verworpen ten gunste van de goedkopere Mars In zicht lander, die in 2018 Mars bereikte.

Een ander voorstel voor het verkennen van de methaanzeeën op Titan is de Titan Submarine, een concept dat wordt onderzocht door NASA Glenn Research Center in samenwerking met onderzoekers van de Washington State University. Het plan is om dit voertuig binnen de komende 20 jaar naar Titan te sturen, die vervolgens meren zoals Kraken Mare autonoom zal verkennen op mogelijk bewijs van leven.

Titan Aerial Drones:

Er zijn ook meerdere voorstellen gedaan om de atmosfeer van Titan te verkennen met behulp van hoogwerkers of een combinatie van ballon en lander. Deze omvatten het Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance (AVIATR), ontworpen door Dr. Jason Barnes en een team van onderzoekers van de University of Idaho.

Deze drone zou high-definition beelden van het oppervlak van Titan maken om extra licht op de geologie te werpen. Aan het einde van de missie zal het vliegtuig een landing proberen te maken op de duinen van Titan om ook meer informatie over deze merkwaardige kenmerken te verzamelen.

Er is ook de Titan Saturn System Mission (TSSM), een gezamenlijk voorstel van NASA en ESA voor de verkenning van de manen van Saturnus. Dit concept stelt een heteluchtballon voor die in de atmosfeer van Titan zweeft en onderzoek doet gedurende een periode van ongeveer zes maanden.

Als een Outer Planets Flagship Mission-concept, bestaat het ontwerp van de TSSM uit drie elementen: een NASA-orbiter, een door ESA ontworpen lander om de meren van Titan te verkennen en een door ESA ontworpen ballon om de atmosfeer te verkennen. Helaas verloor dit concept in 2009 de Europa Jupiter System Mission (EJSM).

Onlangs werd een radicaal voorstel gedaan door het John Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), dat bekend staat als Libel. Bij deze missie van de New Frontiers-klasse zou een robotverkenner met dubbele quadcopter betrokken zijn die in staat is tot verticaal opstijgen en landen (VTOL) en wordt aangedreven door een kernreactor.

Zo'n missie zou in staat zijn om de atmosfeer van Titan te verkennen en om wetenschap aan de oppervlakte uit te voeren, waaronder het verkennen van de mysterieuze duinen en methaanmeren van Titan.

James Webb-ruimtetelescoop:

De JWST staat nu gepland voor lancering in 2021 en zal de opvolger zijn van de Hubble, Spitzer, en Kepler-ruimtetelescoop. Als de meest geavanceerde ruimtetelescoop tot nu toe en gebruikmakend van zijn geavanceerde infraroodbeeldvormingsmogelijkheden, zal deze telescoop geen tekort hebben aan wetenschappelijke doelstellingen.

Deze omvatten het onderzoeken van het vroege heelal, het onderzoeken van verre sterren en exoplaneten, en ook het bestuderen van de planeten van het zonnestelsel. Het is dit laatste aspect waar de studie van Ocean Worlds in het spel komt. When deployed, the JWST will dedicate some of its mission time to studying Europa and Enceladus.

Using its advanced infrared imaging capabilities, it will look for IR signatures on the surface of both moons to discern the location of “hot spots”, which correspond to of plume activity. Spectra obtained on thee plumes will help determine their composition and look for organic molecules and signs of life.

There's something exciting about the prospect of studying the Ocean Worlds that reside within in our cosmic backyard. On the one hand, these worlds may be the most likely place where we will find evidence of life beyond Earth. On the other, the various missions that are intended to explore them directly are all expected to happen within the next few decades.

For example, the JWST is scheduled to study moons like Europa and Enceladus just six months after it is deployed and has commenced its scientific operations. De Europa Clipper mission is scheduled for the mid-2020s, while missions to Titan are expected to happen by the 2030s.

In other words, if there is life locked away beneath the icy crusts of these moons and minor planets, we will be hearing about it within our lifetime!

 Further Reading:

  • NASA - Ocean Worlds
  • NASA - Europa Clipper
  • NASA - Europa Lander
  • ESA - JUpiter ICy moons Explorer (JUICE)
  • NASA - Outer Planets Assessment Group (OPAG)
  • Astrobiology Magazine - the NASA Roadmap to Ocean Worlds
  • Lunar and Planetary Institute - Roadmaps to Ocean Worlds (ROW)
  • Woods Hole Oceanographic Institution - Exploring Ocean Worlds


Bekijk de video: Real Martians Moment: Robotics-Improving The Way That Humans Work in Space (Juli- 2022).


Opmerkingen:

  1. Kagasho

    Het nuttige bericht

  2. Cesare

    Mijn excuses dat ik je onderbrak, ik wil ook mijn mening geven.

  3. Re

    Ik vind dat je geen gelijk hebt. Ik ben verzekerd.

  4. Kecage

    cool, maar het slaat nergens op!!!

  5. Benjy

    Zeer grappige mening

  6. Alphonsus

    Off the shoulders! Silver bridge! Beter!



Schrijf een bericht