Life-Hunting Mission ville bringe prøver tilbage fra Saturn Moon Enceladus

Saturn

NASAs Cassini -rumfartøj fangede dette syn på Saturns måne Enceladus den 10. marts 2012. (Billedkredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)



I en ikke alt for fjern fremtid kunne et rumfartøj levere prøver fra et fremmed hav til Jorden, hvor forskere ville undersøge materialet for tegn på liv.



Forskere udvikler et missionskoncept, der vil sende en sonde, der flyver gennem fjorden, som er skabt af de 100 ulige gejsere, der bryder ud fra det sydlige polarområde af Saturns isdækkede måne Enceladus.

Disse gejsere sprænger vand, salte og organiske forbindelser fra satellitens underjordiske hav langt ud i rummet. Missionen, kendt som Life Investigation for Enceladus (LIFE), ville indsamle prøver af disse ting og derefter sende det tilbage til Jorden i en returkapsel. [ Inde i Enceladus, Icy Moon of Saturn (Infographic) ]



'At få en prøve fra Enceladus ville være fænomenal,' sagde LIFE -leder Peter Tsou, fra Sample Exploration Systems i La Canada, Californien. 'Dette er' vi er alene 'spørgsmål - potentielt kan vi kaste enormt lys over det i en enkelt mission.'

LIV er ikke på NASAs bøger; det forbliver et begreb i øjeblikket. Tsou vurderer, at prøve-returindsatsen kan monteres til 700 millioner dollars eller deromkring-omkring 30 procent omkostningerne ved NASAs Mars rover Curiosity-mission.

Mere end 100 gejsere sprænger vandis, organiske molekyler og andet materiale ud i rummet fra det sydpolære område af Saturns måne Enceladus.



Mere end 100 gejsere sprænger vandis, organiske molekyler og andet materiale ud i rummet fra det sydpolære område af Saturns måne Enceladus.(Billedkredit: NASA/JPL/SSI)

En potentielt beboelig måne

Enceladus har et omfattende vandhav under sin iskolde skorpe, der fodrer vandstråler, der kommer fra nær sydpolen. Se hvordan Enceladus fungerer, og hvordan dens vandgejsere bryder ud, i denne demokratija.eu infografik.

Enceladus har et omfattende vandhav under sin iskolde skorpe, der fodrer vandstråler, der kommer fra nær sydpolen. Se hvordan Enceladus fungerer, og hvordan dens vandgejsere bryder ud, i denne demokratija.eu infografik .(Billedkredit: Af Karl Tate, Infographics Artist)



Mange astrobiologer betragter den 310 kilometer brede (500 kilometer) Enceladus og den meget større Jupiter-måne Europa som solsystemets bedste bud på at være vært for liv ud over Jorden.

Enceladus og Europa ser ud til at besidde oceaner af flydende vand, der er i kontakt med deres stenede kapper, og muliggør mange komplekse kemiske reaktioner. Og nyere undersøgelser tyder på, at mens begge månes oceaner er uden for sollysets rækkevidde, kan de stadig have energikilder tilstrækkeligt til at opretholde mikrobielt liv .

NASA arbejder allerede på en flyby-mission til Europa, som agenturet håber at lancere i begyndelsen til midten af ​​2020'erne. Men mange forskere presser også på for en dedikeret Enceladus-indsats, hovedsagelig på grund af satellitens dramatiske gejsere, som NASAs Saturn-kredsende Cassini-rumfartøj opdagede i 2005.

Disse kraftfulde jetfly, der stammer fra brud nær Enceladus 'sydpol, smelter sammen og danner en plume - en frigid sky af havpartikler, der strækker sig mange miles ud i rummet og bare venter på at blive fanget og undersøgt. [ Se Enceladus 'gejsere i aktion (video) ]

'Det er gratis prøver,' siger Jonathan Lunine fra Cornell University til demokratija.eu. 'Vi behøver ikke at lande, bore, smelte eller gøre sådan noget.'

Cassini har fløjet gennem røret ved flere lejligheder og fundet tegn på kulstofholdige organiske forbindelser med sit massespektrometerinstrument. Men Cassini er ikke rustet til at lede efter tegn på liv.

Argumentet for prøve retur

Lunine er hovedforsker af et andet missionskoncept kaldet Enceladus Life Finder (ELF), der har til formål at søge efter tegn på liv i fjerdpartikler. Men ELF -sonden ville udføre alt dette arbejde ombord i Saturn -systemet i stedet for at sende prøverne tilbage til Jorden til analyse.

Tsou mener, at prøve-retur er en bedre vej at gå og siger, at det kan være svært for et robotfartøj millioner af miles fra dets håndtere at foretage en definitiv opdagelse af fremmede liv.

'Lige nu har ingen biolog eller astrobiolog en generelt aftalt definition af liv,' sagde Tsou. 'Så for at vi kan afgøre, at der er liv på Enceladus, bliver det ikke et simpelt, binært 1-eller-0 svar,' sagde Tsou. 'Du bliver nødt til at lave mange, mange undersøgelser.'

Som et eksempel nævner Tsou og hans team den langvarige analyse af stykker af Comet Wild 2, som blev leveret til Jorden ved NASAs Stardust -mission i 2006. (Tsou fungerede som Stardusts viceforstander).

'Endelig bekræftelse af den kometiske oprindelse af aminosyren glycin fra Comet Wild 2 blev opnået over 3 år efter, at prøverne blev returneret til jorden,' LIFE team skrev i et papir fremlagt på den 45. Lunar and Planetary Science Conference, der blev afholdt sidste år i The Woodlands, Texas.

'Betydelige fremskridt i vurderingen af ​​Enceladus biologiske potentiale kan gøres på returnerede prøver i terrestriske laboratorier, hvor den fulde effekt af state-of-the-art laboratorieinstrumentering og -procedurer kan udnyttes uden alvorlige grænser for effekt, masse eller omkostninger, 'tilføjede de. 'Terrestriske laboratorier leverer det ultimative inden for analytisk kapacitet, tilpasningsevne, reproducerbarhed, pålidelighed og synergi blandt forskere.' [ 5 Fede krav på fremmede liv ]

Hvordan det ville fungere

LIFE-sonden ville starte til Saturn-kredsløb, som den kunne nå efter 5 år, hvis kredsløbsdynamik tillod en hastighedsforøgende flyby af Jupiter, sagde Tsou. Turen ville tage 7 eller 8 år uden en sådan tyngdekraftsassistent manøvre, tilføjede han. (Turen ville dog være meget kortere, hvis NASAs megarocket med Space Launch System i udvikling blev brugt.)

Når den var i kredsløb, ville LIFE udføre flere plume-sampling flybys af Enceladus og indsamle materiale i en dæmpende aerogel svarende til den, der blev brugt af Stardust-missionen. LIFE ville også bære en returkapsel, et kamera, et massespektrometer (hvilket ville tillade nogle in situ -analyser) og en støvtæller, som ville lade missionsforskere vide, at sonden rent faktisk var fløjet gennem røret.

Efter indsamlingen var fuldført, ville LIFE sende prøverne i hastighed tilbage mod Jorden i returkapslen. Plummaterialet skulle håndteres ekstremt forsigtigt, når det kom hertil på grund af muligheden for, at det kunne rumme fremmede livsformer (som teoretisk set kunne skade eller ændre Jordens liv og økosystemer).

Enceladus-prøver ville derfor sandsynligvis blive indgivet og undersøgt på et anlæg, der er i stand til at indeholde 'biosikkerhedsniveau 4' (BSL-4), den mest sikre klassificering, sagde Tsou. Forskere, der studerer ekstremt smitsomme og farlige infektionsmidler, såsom Ebola-virus, gør deres arbejde på BSL-4.

USA har ikke en BSL-4-facilitet, der er udstyret til at håndtere materiale fra rummet, og tidligere undersøgelser har anslået omkostningerne ved at bygge en skræddersyet til 500 millioner dollars eller mere, sagde Tsou. Men LIFE ville ikke nødvendigvis skulle pådrage sig den omkostning.

Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMESTEC) planlægger at bygge en BSL-4-facilitet ombord på sit oceangående forskningsfartøj Chikyu, sagde Tsou. Og JAMESTEC -embedsmænd har reageret positivt på muligheden for at opbevare og studere Enceladus -prøver på Chikyu, tilføjede han.

'De vil have personalet; de vil få oplevelsen, 'sagde Tsou. 'For at genvinde [prøver] fra et andet [verdens] hav - de var meget begejstrede.'

LIFE's samarbejde med Japan kan være omfattende, hvis missionen ender med at blive ved med at ske: Tsou sagde, at der er en god chance for, at Japan ville levere LIFEs prøve-retur-kapsel. (Nationen har en vis ekspertise på dette område; Japan Aerospace Exploration Agency, eller JAXA, returnerede med succes stykker af asteroiden Itokawa til Jorden i 2010 og lancerede endnu en asteroide-prøve-returmission sidste år.)

Der er ingen faste forpligtelser på dette tidspunkt, men Tsou sagde, at han har haft produktive møder med embedsmænd fra JAXA og landets Institute of Space and Aeronautical Science.

Tsou udtrykte faktisk optimisme om, at Japan muligvis ville kunne hente omkring 200 millioner dollars af den potentielle missions pris, så NASA skulle betale de resterende 500 millioner dollars eller deromkring. LIFE kan derfor en dag være i stand til at flyve som en del af NASAs Discovery Program, der lancerer fokuserede, relativt billige missioner.

Fremtiden i tvivl

Rumfartsagenturet overvejer i øjeblikket omkring to dusin forslag til en Discovery-mission, der vil blive lanceret i slutningen af ​​2021, med et omkostningsloft på 450 millioner dollars (eksklusive operationer efter lancering). NASA forventes at vælge en håndfuld finalister i denne måned og derefter træffe sit valg i september 2016.

ELF er i gang med den mission, men Tsou og hans kolleger indsendte ikke LIFE som en mulighed. Det nuværende Discovery-opkald forbød brug af atomkilder-såsom radioisotop-termoelektriske generatorer, der omdanner varmen, der skabes ved det radioaktive henfald af plutonium-238 til elektricitet-tilsyneladende i et forsøg på at bevare NASA's faldende lager af plutonium.

Tsou mener, at atombrændstof er afgørende for sonder, der flyver helt til Saturn, som ligger 9,5 gange længere fra solen end Jorden gør og dermed modtager meget mindre solenergi. (Lunine er derimod overbevist om, at ELF kan lykkes ved hjælp af solenergi.)

Så fremtiden for LIFE er i luften. Tsou sagde, at han gerne ville foreslå konceptet som en Discovery-mission undervejs, selvom han også kunne forudse at indsende LIV via NASAs mellemklasse-udforskningsprogram, kendt som New Frontiers, hvis det næste Discovery-opkald også er atomfrit. (New Horizons-missionen på 720 millioner dollars, der udførte Plutos første flyby nogensinde i juli, er et projekt New Frontiers.)

'Vi skubber stadig fremad uden finansiering og gør det bedste, vi kan,' sagde Tsou.

Følg Mike Wall på Twitter @michaeldwall og Google+ . Følg os @Spacedotcom , Facebook eller Google+ . Oprindeligt udgivet den demokratija.eu .