NASA-missioner giver ny indsigt i havverdener i vores solsystem

To veteran NASA-missioner giver nye detaljer om iskolde, havbærende måner af Jupiter og Saturn, yderligere øge den videnskabelige interesse for disse og andre "havverdener" i vores solsystem og videre. Resultaterne præsenteres i artikler offentliggjort torsdag af forskere med NASAs Cassini-mission til Saturn og Hubble-rumteleskopet.

I aviserne, Cassini-forskere meddeler, at en form for kemisk energi, som livet kan leve af, ser ud til at eksistere på Saturns måne Enceladus, og Hubble-forskere rapporterer yderligere beviser for faner, der er udbrudt fra Jupiters måne Europa.

"Dette er det tætteste vi er kommet, indtil nu, at identificere et sted med nogle af de ingredienser, der er nødvendige for et beboeligt miljø, " sagde Thomas Zurbuchen, associeret administrator for NASA's Science Mission Directorate i hovedkvarteret i Washington. "Disse resultater demonstrerer den indbyrdes forbundne karakter af NASAs videnskabelige missioner, der får os tættere på at svare på, om vi faktisk er alene eller ej."

Papiret fra forskere med Cassini-missionen, offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , angiver brintgas, som potentielt kan give en kemisk energikilde for liv, strømmer ud i det underjordiske hav af Enceladus fra hydrotermisk aktivitet på havbunden.

Tilstedeværelsen af ​​rigelig brint i månens hav betyder, at mikrober - hvis der findes nogen der - kunne bruge det til at opnå energi ved at kombinere brinten med kuldioxid opløst i vandet. Denne kemiske reaktion, kendt som "methanogenese", fordi det producerer metan som et biprodukt, er ved roden af ​​livets træ på jorden, og kunne endda have været afgørende for livets oprindelse på vores planet.

Livet, som vi kender det, kræver tre primære ingredienser:flydende vand; en energikilde til metabolisme; og de rigtige kemiske ingredienser, primært kulstof, brint, nitrogen, ilt, fosfor og svovl. Med dette fund, Cassini har vist, at Enceladus – en lille, iskold måne en milliard miles længere fra solen end Jorden - har næsten alle disse ingredienser til beboelighed. Cassini har endnu ikke vist, at fosfor og svovl er til stede i havet, men videnskabsmænd mistænker dem for at være, da den stenede kerne af Enceladus menes at være kemisk lig meteoritter, der indeholder de to grundstoffer.

"Bekræftelse af, at den kemiske energi for liv eksisterer i havet af en lille Saturn-måne, er en vigtig milepæl i vores søgen efter beboelige verdener hinsides Jorden, sagde Linda Spilker, Cassini-projektforsker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Californien.

Cassini-rumfartøjet opdagede brinten i skyen af ​​gas og iskolde materiale, der sprøjtede fra Enceladus under dets sidste, og dybeste, dyk gennem fanen den 28. okt. 2015. Cassini prøvede også fanens sammensætning under forbiflyvninger tidligere i missionen. Ud fra disse observationer har videnskabsmænd fastslået, at næsten 98 procent af gassen i fanen er vand, omkring 1 procent er brint, og resten er en blanding af andre molekyler, herunder kuldioxid, metan og ammoniak.

Målingen blev foretaget ved hjælp af Cassini's Ion og Neutral Mass Spectrometer (INMS) instrument, som sniffer gasser for at bestemme deres sammensætning. INMS blev designet til at prøve den øvre atmosfære af Saturns måne Titan. Efter Cassinis overraskende opdagelse af en tårnhøj sky af isnende spray i 2005, stammer fra varme revner nær sydpolen, videnskabsmænd vendte dets detektorer mod den lille måne.

Cassini var ikke designet til at opdage tegn på liv i Enceladus-fanen – ja, videnskabsmænd vidste ikke, at fanen eksisterede, før rumfartøjet ankom til Saturn.

"Selvom vi ikke kan opdage liv, vi har fundet ud af, at der er en fødekilde til det. Det ville være som en slikbutik for mikrober, " sagde Hunter Waite, hovedforfatter af Cassini-undersøgelsen.

De nye resultater er et uafhængigt bevis for, at hydrotermisk aktivitet finder sted i Enceladus-havet. Tidligere resultater, udgivet i marts 2015, foreslået, at varmt vand interagerer med sten under havet; de nye resultater understøtter denne konklusion og tilføjer, at klippen ser ud til at reagere kemisk for at producere brinten.

Avisen beskriver nye Hubble-rumteleskopfund, udgivet i The Astrofysiske tidsskriftsbreve , rapporter om observationer af Europa fra 2016, hvor en sandsynlig fane af materiale blev set bryde ud fra månens overflade på samme sted, hvor Hubble så tegn på en fane i 2014. Disse billeder styrker beviser for, at Europa-fanerne kunne være et reelt fænomen, blusser op med mellemrum i det samme område på månens overflade.

Den nyligt afbildede fane rejser sig omkring 62 miles (100 kilometer) over Europas overflade, mens den observerede i 2014 blev anslået til at være omkring 30 miles (50 kilometer) høj. Begge svarer til placeringen af ​​et usædvanligt varmt område, der indeholder træk, der ser ud til at være revner i månens iskolde skorpe, set i slutningen af ​​1990'erne af NASAs Galileo-rumfartøj. Forskere spekulerer i, at ligesom Enceladus, dette kunne være tegn på, at vand bryder ud fra månens indre.

"Flyerne på Enceladus er forbundet med varmere områder, så efter at Hubble fotograferede denne nye fane-lignende funktion på Europa, vi så på det sted på Galileos termiske kort. Vi opdagede, at Europas fane-kandidat sidder lige på den termiske anomali, " sagde William Sparks fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Sparks ledede Hubble-faneundersøgelserne i både 2014 og 2016.

Forskerne siger, at hvis fanerne og det varme sted er forbundet, det kan betyde, at vand, der udluftes fra under månens iskolde skorpe, opvarmer den omgivende overflade. En anden idé er, at vand, som skydes ud af fanen, falder ned på overfladen som en fin tåge, ændre strukturen af ​​overfladekornene og give dem mulighed for at holde på varmen længere end det omgivende landskab.

For både 2014 og 2016 observationerne, holdet brugte Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) til at spotte fanerne i ultraviolet lys. Når Europa passerer foran Jupiter, ethvert atmosfærisk træk rundt om kanten af ​​månen blokerer noget af Jupiters lys, giver STIS mulighed for at se funktionerne i silhuet. Sparks og hans team fortsætter med at bruge Hubble til at overvåge Europa for yderligere eksempler på fane-kandidater og håber at bestemme, hvor ofte de vises.

NASAs fremtidige udforskning af havets verdener er muliggjort af Hubbles overvågning af Europas formodede faneaktivitet og Cassinis langsigtede undersøgelse af Enceladus-fanen. I særdeleshed, begge undersøgelser lægger grunden til NASAs Europa Clipper-mission, som er planlagt til lancering i 2020'erne.

"Hvis der er faner på Europa, som vi nu stærkt har mistanke om, med Europa Clipper vil vi være klar til dem, " sagde Jim Green, Direktør for Planetarisk Videnskab, i NASAs hovedkvarter.

Hubbles identifikation af et websted, der ser ud til at have vedvarende, intermitterende faneaktivitet er et fristende mål for Europa-missionen at undersøge med dens kraftfulde række af videnskabelige instrumenter. Ud over, nogle af Sparks' medforfattere på Hubble Europa-studierne er ved at forberede et kraftigt ultraviolet kamera til at flyve på Europa Clipper, der vil foretage lignende målinger som Hubbles, men fra tusindvis af gange nærmere. Og flere medlemmer af Cassini INMS-teamet er ved at udvikle en udsøgt følsom, næste generation af deres instrument til flyvning på Europa Clipper.