Dragonfly-mission til Titan annoncerer store videnskabelige mål

Blandt vores solsystems mange måner, Saturns Titan skiller sig ud - det er den eneste måne med en betydelig atmosfære og væske på overfladen. Det har endda et vejrsystem som Jordens, selvom det regner metan i stedet for vand. Kan det også være vært for en slags liv?

NASAs Dragonfly-mission, som vil sende en flytbar lander til Titans overflade i midten af ​​2030'erne, vil være den første mission til at udforske Titans overflade, og den har store mål.

Den 19. juli Dragonfly videnskabsholdet udgav "Science Goals and Objectives for Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander" i The Planetary Science Journal . Avisens hovedforfatter er Jason Barnes, Dragonfly stedfortrædende hovedefterforsker og professor i fysik ved University of Idaho.

Målene for Dragonfly omfatter søgning efter kemiske biosignaturer; undersøgelse af månens aktive metancyklus; og udforske den præbiotiske kemi, der i øjeblikket finder sted i Titans atmosfære og på dens overflade.

"Titan repræsenterer en opdagelsesrejsendes utopi, " sagde medforfatter Alex Hayes, lektor i astronomi ved College of Arts and Sciences og en Dragonfly-medforsker. "De videnskabelige spørgsmål, vi har til Titan, er meget brede, fordi vi ikke ved meget om, hvad der faktisk foregår ved overfladen endnu. For hvert spørgsmål, vi besvarede under Cassini-missionens udforskning af Titan fra Saturns kredsløb, vi fik 10 nye."

Selvom Cassini har kredset om Saturn i 13 år, den tykke metan-atmosfære på Titan gjorde det umuligt at identificere materialerne på dens overflade pålideligt. Mens Cassinis radar gjorde det muligt for forskere at trænge ind i atmosfæren og identificere jordlignende morfologiske strukturer, herunder klitter, søer og bjerge, dataene kunne ikke afsløre deres sammensætning.

"Faktisk, På det tidspunkt, hvor Cassini blev opsendt, vidste vi ikke engang, om Titans overflade var et globalt flydende hav af metan og ethan, eller en fast overflade af vandis og faste organiske stoffer, " sagde Hayes, også direktør for Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science og Spacecraft Planetary Image Facility i A&S.

Huygens-sonden, som landede på Titan i 2005, blev designet til enten at flyde i et metan/ethan hav eller lande på en hård overflade. Dens videnskabelige eksperimenter var overvejende atmosfæriske, fordi de ikke var sikre på, at den ville overleve landingen. Dragonfly vil være den første mission til at udforske Titans overflade og identificere den detaljerede sammensætning af dens organisk-rige overflade.

"Det, der er så spændende for mig, er, at vi har lavet forudsigelser om, hvad der foregår på lokal skala på overfladen, og hvordan Titan fungerer som et system, "Hayes sagde, "og Dragonflys billeder og målinger vil fortælle os, hvor rigtige eller forkerte de er."

Hayes har arbejdet på Titan i næsten hele sin karriere. Han er særligt ivrig efter at besvare nogle af de spørgsmål, som Cassini rejste inden for sit speciale:planetariske overfladeprocesser og overflade-atmosfære-interaktioner.

"Min primære videnskabelige interesse er at forstå Titan som en kompleks jordlignende verden og forsøge at forstå de processer, der driver dens udvikling, " sagde han. "Det involverer alt fra metancyklussens interaktioner med overfladen og atmosfæren, til føring af materiale gennem overfladen og potentiel udveksling med det indre."

Hayes vil også bidrage med betydelig ekspertise på et andet område:operationel erfaring fra Mars rover-missioner.

"Dragonfly-missionen drager fordel af og repræsenterer skæringspunktet mellem Cornells betydelige historie med roveroperationer og Cassini-videnskab, " sagde Hayes. "Det bringer de to ting sammen ved at udforske Titan med et flytbart fartøj."

Cornell-astronomer er i øjeblikket involveret i Mars Science Laboratory og Mars 2020-missionerne, og ledede Mars Exploration Rovers-missionen. Erfaringerne fra disse rovere på Mars bliver flyttet til Titan, sagde Hayes.

Dragonfly vil tilbringe en hel Titan-dag (svarende til 16 jorddage) på ét sted for at udføre videnskabelige eksperimenter og observationer, og derefter flyve til et nyt sted. Videnskabsholdet bliver nødt til at træffe beslutninger om, hvad rumfartøjet skal gøre næste gang baseret på erfaringer fra det tidligere sted - "hvilket er præcis, hvad Mars-roverne har gjort i årtier, " sagde Hayes.

Titan's low gravity (around one-seventh of Earth's) and thick atmosphere (four times denser than Earth's) make it an ideal place for an aerial vehicle. Its relatively quiet atmosphere, with lighter winds than Earth, make it even better. And while the science team doesn't expect rain during Dragonfly's flights, Hayes noted that no one really knows the local-scale weather patterns on Titan—yet.

Many of the science questions outlined in the group's paper address prebiotic chemistry, an area that keenly interests Hayes. Many of the prebiotic chemical compounds that formed on early Earth are also formed in Titan's atmosphere, and Hayes is eager to see how far down the road of prebiotic chemistry Titan has really gone. Titan's atmosphere might be a good analogue for what happened on early Earth.

Dragonfly's search for chemical biosignatures will also be wide-ranging. In addition to examining Titan's habitability in general, they'll be investigating potential chemical biosignatures, past or present, from both water-based life to that which might use liquid hydrocarbons as a solvent, such as within its lakes, seas or aquifers.