אוספים

"עולמות האוקיאנוס:" הציד לחייזרים קרוב יותר לבית


מזה כמאה שנה מדענים ואסטרונומים חיפשו עדויות לחיים מעבר לכדור הארץ באמצעים עקיפים. בשישים השנים האחרונות הצלחנו לחפש אותו באמצעים ישירים, באמצעות חלליות רובוטיות לחיפוש חתימות ביולוגיות בכל מערכת השמש.

ובעוד המאמצים שלנו לא צלחו עד כה, אנו יכולים להתנחם בידיעה שבקושי גירדנו את פני השטח. וזה בהחלט אפשרי שחיפשנו במקומות הלא נכונים. כיצורים יבשתיים, ניתן לסלוח לנו לחשוב שהחיים צפויים להתקיים בכוכבי לכת סלעיים עם הרבה מים.

קשורים: עלינו לחפש חייזרים המשתמשים בכוכבים עם חורים שחורים

אך כפי שמדענים החלו לחשוד מאז שנות השבעים, ההימור הטוב ביותר למציאת חיים במערכת השמש שלנו עשוי להיות מתחת לפני השטח של כמה ירחים קפואים רבים.

מהם "עולמות אוקיינוס"?

בהגדרה, עולמות האוקיאנוס הם גופים שיש להם מקורות מים בשפע. בהתחשב בכך ש -71% משטח כדור הארץ שלנו מכוסה במים, כדור הארץ הוא דוגמה טובה ל"עולם האוקיאנוס ". מעניין לציין שגם מאדים ונוגה היו על פניהם אוקיינוסים, אך אלה אבדו מכיוון שכוכבי הלכת עברו שינויים משמעותיים באקלים שלהם.

מכיוון שמים חיוניים לחיים כפי שאנו מכירים אותם, עולמות אוקיינוס ​​כמו כדור הארץ נחשבו זה מכבר לנדירים ויקרים מאוד. אך משנות השבעים ואילך, משימות רובוטיות גילו כי אוקיאנוסים עשויים להתקיים גם מתחת לפני השטח של ירחים קפואים במערכת השמש החיצונית. הראשונים שהתגלו היו הירחים הגדולים ביותר של צדק, הידועים גם כירחיו הגליליים (על שם מייסדם, גלילאו הגליל).

בשילוב עם סביבה כימית עשירה המכילה יסודות חיוניים לחיים (חמצן, פחמן, זרחן, מתאן וכו ') ומנגנוני חימום פנימיים, מדענים החלו לשער שגופים אלה יכולים לתמוך בחיים. בעשורים האחרונים הועלו הצעות לשלוח משימות רובוטיות לגופים אלה כדי לחפש אחר סימני חיים ("ביו-חתימות").

בשנת 2004 הקימה נאס"א את קבוצת הערכת כוכבי הלכת החיצוניים (OPAG), שהוטלה על זיהוי סדרי עדיפויות ומסלולים מדעיים לחקירה במערכת השמש החיצונית. עד שנת 2016 הקימה OPAG את קבוצת Roadmaps to Ocean Worlds (ROW), אשר הוטלה על התשתית למשימה לחקור "עולמות אוקיינוס" בחיפוש אחר חיים.

היעדים וה- ROW סוכמו במצגת שכותרתה "מסלולי חקר לאירופה לאחר ניתוחים ראשוניים במצב עבור חתימות ביולוגיות", שהועברה בסדנת "חזון המדע הפלנטרי 2050" במטה נאס"א בוושינגטון הבירה.

יעדים אלה פורסמו באופן מקוון במחקר משנת 2019 שכותרתו "מפת הדרכים של נאס"א לעולמות האוקיינוס" שהובל על ידי אמנדה הנדריקס מהמכון הפלנטרי למדע וטרי הורפורד ממרכז טיסת החלל גודארד של נאס"א. כפי שאמרו:

למטרות ROW (מפת דרכים לעולמות האוקיאנוס), וכדי לאפשר את היקפה של תוכנית עולמות אוקיינוס ​​עתידית, אנו מגדירים "עולם אוקיינוס" כגוף עם אוקיינוס ​​נוזלי נוכחי (לאו דווקא גלובלי). כל הגופים במערכת השמש שלנו שיכולים להיות בעלי או ים שיש או ידוע שיש להם אוקיינוס ​​ייחשבו כחלק ממסמך זה. כדור הארץ הוא עולם אוקיינוס ​​נחקר היטב שיכול לשמש כנקודת התייחסות ("אמת קרקעית") וכנקודת השוואה. "

עולמות אוקיינוס ​​במערכת השמש שלנו:

נכון לעכשיו, נאס"א קבעה שיכולות להיות עד תשעה עולמות אוקיינוס ​​בתוך מערכת השמש, וחשבו כי יתכן שיהיו עוד יותר. הם כוללים את קרס, אירופה, גאנימד, קליסטו, אנסלדוס, דיונה, טיטאן, טריטון, פלוטו - שילוב של ירחים קפואים וכוכבי לכת מינוריים קפואים.

סבורים כי עולמות אלה מחזיקים באוקיאנוסים פנימיים הקיימים בין קרח השטח לגבול מעטפת הליבה. תכונה מעניינת לגבי עולמות אלה היא כמה מהם מורכבים ממים וקרח. על כדור הארץ מים מהווים רק 1% מהקוטר הכולל של כדור הארץ. אך בירחים אלה ובכוכבי הלכת הקטנים הוא נע בין 55% (אירופה) ל -90% (גנימד ואנסלדוס)

בנוסף, על כדור הארץ, החלק העמוק ביותר של האוקיאנוס ממוקם במערב האוקיאנוס השקט; באופן ספציפי, אזור המכונה עמק הצ'לנג'ר. אזור זה ממוקם בקצה הדרומי של תעלת מריאנה, והוא כ 11,000 מ '(36,200 רגל) עָמוֹק. השווה זאת לאוקיאנוסים שיכולים להגיע לעומק של כ -100 ק"מ (62 מייל), עם יותר מי מלח מכל האוקיאנוסים של כדור הארץ ביחד.

כמה עוד? שקול את אירופה, שנמצאת בקצה התחתון של הסקאלה. שכבות הקרח שלה ומי האוקיאנוס הם בנפח מוערך של כשלושה קוואדריליון קילומטרים מעוקבים (3 × 10 ^ 18 מ"ר), שהם מעט יותר מכפול מהנפח המשולב של כל האוקיאנוסים של כדור הארץ. בקצה השני של הסקאלה נמצא גאנימד, שיש לו נפח מוערך של קרח ומים פי 39 מכדור הארץ.

מלבד מים, נמצא כי עולמות אלה מחזיקים בתרכובות נדיפות (כלומר פחמן דו חמצני, מתאן, אמוניה), מולקולות ביולוגיות, וחימום פנימי הנגרם על ידי פעילות גיאותרמית או ריקבון של יסודות רדיואקטיביים. שילוב זה של מים, מולקולות ביולוגיות ואנרגיה הופכים את הירחים הללו למועמדים אפשריים בחיפוש אחר חיים מחוץ לארץ.

קרס:

כוכב הלכת הגמדי קרס הוא האובייקט הגדול ביותר בחגורת האסטרואידים הראשית, כמו גם האובייקט הגדול ביותר בין מאדים לצדק. למעשה, כאשר התגלה על ידי ג'וזפה פיאצי בשנת 1801, הוא היה החבר הראשון בחגורת האסטרואידים שנצפה בו. במשך שתי המאות הבאות, ימשיך להתייחס אליו כאל "אסטרואיד".

עם זאת, עם הדיון הגדול על כדור הארץ בראשית שנות האלפיים, קרס מצא את עצמו מסווג מחדש. כמו פלוטו וגופים כדוריים אחרים שלא פינו את מסלוליהם, גם קרס הוגדר כ"פלנטה ננסית "(או כוכב לכת מינורי), בהתאם להחלטה שהתקבלה במהלך האסיפה הכללית ה -26 של האיחוד האסטרונומי הבינלאומי (IAU).

בהתבסס על גודלו וצפיפותו, קרס האמין כי הוא מובחן בין גרעין המורכב ממינרלים וממתכות סיליקט לבין מעטה המורכב מקרח. בנוסף, ישנן מספר רב של ראיות התומכות בקיומו של אוקיינוס ​​מים נוזליים בפנים של סר, אשר ימוקם בגבול הליבה-מעטה.

לדוגמא, מדענים גילו כמויות משמעותיות של יונים של הידרוקסיד ליד הקוטב הצפוני של סר, שיכולים להיות תוצר של אדי מים המנותקים כימית על ידי קרינת שמש אולטרה סגולה. מספר מקורות לאדי מים התגלו גם סביב קווי הרוחב האמצעיים.

אלה עשויים להיות תוצאה של קרח על פני השטח שעבר סובלימציה עקב פגיעות שביט, או מהתפרצויות קריוולקניות הנובעות מחום פנימי ומלחץ תת-קרקעי.

בנוסף, נתוני אינפרא אדום על פני השטח הצביעו על קיומם של נתרן פחמתי וכמויות קטנות יותר של אמוניום כלורי או אמוניום ביקרבונט. מקורם של חומרים אלה הוא התגבשותם של מי מלח שהגיעו לפני השטח מלמטה.

נוכחותו של אמוניה, נוזל קירור טבעי שידוע כי קרס מכיל, יכולה להיות האופן שבו האוקיאנוס הפנימי הזה נשאר במצב נוזלי. ההערכה היא כי עומקה הוא 100 ק"מ (62 מייל) ויכול להכיל עד 200 מיליון ק"מ³ (48 מייל) מים. מדובר בכמות גדולה כמעט פי שלושה של מים מתוקים הקיימים על פני כדור הארץ - 35 מיליון קמ"ש (8.4 מיליון מ"ק).

הסיכויים שגוף זה יכול לתמוך בחיים בפנים פנים? לא ברור כרגע, אבל שווה לבדוק!

קליסטו:

הקליסטו, החיצוני מבין הירחים הגליליים של צדק, נאמין גם כי הוא שוכן אוקיינוס ​​בפניםו. כמו קרס, האמין כי האוקיאנוס הזה קיים כתוצאה מכך שיש כמויות מספקות של אמוניה בפנים, כמו גם נוכחות אפשרית של אלמנטים רדיואקטיביים שרקבם מספק את החום הדרוש.

קיומו של אוקיינוס ​​זה משוער על סמך העובדה שהשדה המגנטי העוצמתי של צדק אינו חודר אל מעבר לפני השטח של הקליסטו. זה מצביע על כך שישנה שכבה של נוזל מוליך מאוד מתחת לסדין הקפוא שנמצא בעומק של לפחות 10 ק"מ. עם זאת, אם יאפשר כמויות מספקות של אמוניה, הוא יכול להיות בעומק של 250 - 300 ק"מ (155 - 185 מייל).

אם נכון, פירוש הדבר שקליסטו הוא חלקים שווים בערך חומר סלעי וקרח מים, שקרח המהווה כ- 49-55% מהירח וקרח מים עם נדיפים (כמו אמוניה) המהווים 25-50% ממסת השטח הכוללת שלו. מתחת לאוקיאנוס ההיפותטי הזה נראה כי פנים קליסטו מורכב מסלעים ודחוסים, כאשר כמות הסלע גדלה עם עומק.

משמעות הדבר היא שקליסטו מובחן באופן חלקי בלבד, עם ליבת סיליקט קטנה שאינה גדולה מ- 600 ק"מ (370 מייל) מוקפת בתערובת של קרח וסלע. לא הימור מצוין למציאת חיים, אך משימה לחקור את האוקיאנוס הפנימי לא תסולא בפז בכל זאת!

אירופה:

אירופה היא הירח שהתחיל את הכל! במשך עשרות שנים ההסכמה המדעית הייתה שמתחת לפני השטח של ירח ג'וביאני (וגלילי) זה שוכן אוקיינוס ​​מים נוזלי, קרוב לוודאי שנמצא בגבול מעטפת הליבה. ההערכה היא כי המנגנון לכך הוא כיפוף גאות ושפל, כאשר שדה הכבידה העוצמתי של צדק גורם לליבה הסלעית והמתכתית של אירופה לחוות פעילות גיאותרמית.

פעילות זו עלולה להוביל ליצירת פתחי אוורור הידרותרמיים על קרקעית האוקיאנוס, שם מוזרקים חום ומינרלים מהפנים לאוקיינוס. על פני כדור הארץ, האמינו כי פתחי אוורור כאלה היו המקום בו התקיימו החיים הקדומים ביותר (דבר שמצוין על ידי חיידקים מאובנים המתוארכים לפני כ -4.28 מיליארד שנה).

ברוח דומה, פתחי האוורור ההידרותרמיים על אירופה יכולים להוליד צורות חיים דומות כמו חיידקים קיצוניים ואולי גם צורות חיים מורכבות יותר.

קיומו של האוקיאנוס הפנימי הזה נתמך על ידי מספר רב של ראיות שנאספו על ידי מגוון משימות רובוטיות. אלה כוללים דגמים גיאולוגיים הצופים כיפוי גאות ושפל בפנים ותמונות שצולמו על ידי בדיקות שחשפו "שטח כאוס" באירופה, שם השטח מוצלב על ידי להקות ורכסים והוא חלק להפליא.

ישנה גם הדרך בה נצפו גזרי מים תקופתיים שפורצים את שטח אירופה ומגיעים לגובה של עד 200 ק"מ (120 מייל) - פי 20 מגובה הר. אוורסט! אלה מופיעים כאשר אירופה נמצאת בנקודה הרחוקה ביותר מצדק (פריאפסיס) ונגרמת על ידי כוחות גאות ושפל.

באמצעות נתונים אלה פיתחו מדענים סדרת מודלים לתיאור הסביבה הפנימית של אירופה. לכל אחד מאלה יש השלכות על קיומם האפשרי של החיים ועל יכולתנו למצוא עדויות לכך על פני השטח.

ב"מודל הקרח הדק "עובי מעטפת הקרח רק כמה ק"מ - 200 מ '(650 רגל) במקומות מסוימים - והמגע בין הקרקע לפני השטח הוא תכונה קבועה. קשר זה יהיה אחראי על ייצור המפורסם של אירופה. "שטח כאוס", הנחשב לחלקים דקיקים של קרח היושבים על גבי אגמי מים עצומים.

ב"מודל הקרח העבה ", המועדף יותר, המגע בין האוקיאנוס לפני השטח הוא נדיר ומתרחש רק מתחת לרכסים פתוחים. בין שני המודלים הללו מעריכים מדענים כי הקרום של אירופה הוא בין 10-30 ק"מ (6–19 מייל) בעובי, בעוד שהאוקיאנוס הנוזלי שלו משתרע לעומק של כ- 100 ק"מ.

בגלל שילוב זה של מים נוזליים, מולקולות אורגניות וכימיה וחימום פנימי, אירופה נחשבת לאחת המועמדות הטובות ביותר למציאת חיים מעבר לכדור הארץ.

גאנימד:

ירח ג'וביאני נוסף, גם הוא אחד הגלילים, הוא גאנימד, שקובע את השיא של מימיו! דבר נוסף המייחד את הירח הזה הוא השדה המגנטי הפנימי - שהוא משהו שאף ירח (או כוכב לכת סלעי אחר) אינו מחזיק בו - ואטמוספירה החווה אורוריות.

כמו אירופה, הירח הזה נחשב לבעל גרעין המורכב ממינרלים ממתכת וסיליקט, שמתגמש בגלל האינטראקציה עם כוח המשיכה של צדק ליצירת חימום פנימי. חום זה הוא המאפשר אוקיינוס ​​מים נוזליים הממוקם בגבול הליבה-מעטפת.

בסך הכל, מאמינים כי גאנימד מורכב מחלקים סלעיים שווים ומקרח מים, כאשר המים מהווים 46-50% ממסת הירח ו- 50-90% ממסת פני השטח.

בנוסף לשורות ראיות אחרות, נוכחותו של אוקיינוס ​​בתוך גאנימד אושרה על ידי קריאות שהושגו במשימות רובוטיות על אופן התנהלותה של אורייתו של גנימד. אורוריות אלה מושפעות מהשדה המגנטי של גאנימד (דבר שאף ירח אחר אינו מחזיק בו) אשר בתורו מושפע מנוכחותו של אוקיינוס ​​גדול וקרקעי המורכב ממי מלח.

על פי קריאות שנלקחו על ידי בדיקות רובוטיות, יש להניח כי פנים הירח מובחן בין גרעין פנימי מוצק בגודל של עד 500 ק"מ (310 מייל) ברדיוס (ומורכב או ברזל וניקל) לבין גרעין חיצוני של ברזל נוזלי וברזל. . הסעה בגרעין החיצוני הזה היא מה שמאמין שמניע את השדה המגנטי הפנימי של גאנימד.

מעטפת הקרח החיצונית היא השכבה הגדולה מכולן, והיא נמדדת ברדיוס בכ- 800 ק"מ (497 מייל). אם הערכות אלו מדויקות, הרי שגנימד מחזיק באוקיינוסים העמוקים ביותר במערכת השמש. לגבי האם האוקיאנוסים הללו יכולים לאכלס חיים, זה עדיין ספקולטיבי ביותר.

Enceladus:

כאן יש לנו כניסה עדכנית יותר למועדון "עולמות האוקיאנוס". בשנת 2005, משימת קאסיני של נאס"א ציינה את קיומם של סילוני מים היוצאים מחצי הכדור הדרומי של הירח הזה סביב סדרה של תכונות המכונות "פסי הנמר". פסים אלה תואמים שקעים ליניאריים בקרח השטח, שם הקריואולקניזם מכריח מים אל פני השטח.

מאז אותה תקופה, מדענים אירחו את האפשרות שלאנסלדוס יש אוקיינוס ​​מים נוזלי מתחת לקרום הקפוא שלו. בהתבסס על מדידות כוח הכבידה שביצעה משימת קאסיני, מדענים מעריכים כי היא משתרעת עד לעומק של כ -10 ק"מ מתחת לפני השטח וכי נוצות פני השטח משתרעות עד אליה.

מניתוח הנוזלים עולה כי הם מסוגלים להפיץ 250 ק"ג אדי מים בכל שנייה במהירות של עד 2,189 קמ"ש, מה שמאפשר להם להגיע עד 500 ק"מ (310 מייל) לחלל. עוצמת ההתפרצויות הללו משתנה באופן משמעותי בהתבסס על שינויים במסלולו של Enceladus.

כאשר אנקלדוס נמצא באפואפסיס (הכי רחוק משבתאי), הסדקים שדרכם עוברות ההתפרצויות נמצאים בלחץ פחות, מה שגורם להם להיפתח רחב יותר. האמינות של הגשמים עצמם מקורם בתאים תת קרקעיים בגבול מעטפת הליבה, שם הפעילות הגיאותרמית שומרת על האוקיאנוס.

מרשימה עוד יותר היא העובדה שניתוח ספקטרוסקופי חשף את נוכחותם של מתאן ופחמימנים פשוטים בפלומות, כמו גם מינרלים לחים. יסודות אלה כולם חיוניים לחיים כפי שאנו מכירים אותם ויכולים להצביע על כך שמושבות של צורות חיים פשוטות קיימות בפנים של Enceladus.

עֲנָק:

הירח הגדול ביותר של שבתאי ידוע בזכות מחזור מתאן שדומה מאוד למחזור המים של כדור הארץ - שם מתאן קיים על פני השטח כאגמים, מתאדה ליצירת עננים וחוזר לפני השטח בצורת גשמי פחמימנים. בסך הכל, טיטאן מכיל יותר פחמימנים באטמוספירה ועל פניו מאשר כל מרבצי הנפט של כדור הארץ ביחד.

במקביל, גם לטיטאן נמצא על פניו מצבים פרה-ביוטיים וכימיה אורגנית, מה שיכול להעיד על חיים. נוסף על כך, לטיטאן יכול להיות מתחת לפני השטח שלו אוקיינוס ​​של מים נוזליים שיכול לתמוך גם בחיים. בדומה לקליסטו, מאמינים כי פנים טיטאן מובחן ומורכב מחלקים שווים קרח מים וחומר סלעי / מתכות.

במרכזו גרעין של 3,400 ק"מ (~ 2100 מייל) של חומר סלעי הידרולי המוקף בשכבות המורכבות מצורות שונות של קרח מגובש ורמות עמוקות יותר של קרח בלחץ גבוה. מעל זה שוכן אוקיינוס ​​נוזלי בעובי של עד 200 ק"מ (125 מייל) המורכב ממים ואמוניה, מה שיאפשר למים להישאר במצב נוזלי גם כאשר הטמפרטורות נמוכות מהקפאה.

כמו עם "עולמות אוקיינוס" אחרים, קיומו של אוקיינוס ​​תת קרקעי זה נתמך על ידי שורות ראיות מרובות. זה כולל את העובדה שפני הירח חלקים וצעירים מאוד, כאשר מרבית המאפיינים מתוארכים בין 100 מיליון למיליארד שנה, דבר המעיד על פעילות גיאולוגית המחדשת את פני השטח.

אינדיקטור נוסף הוא עדות לקריואולקניזם, שיכול להיות אחראי לחלק מהמתאן האטמוספרי. מכיוון שכמות המתאן הנוזלי על פני השטח נחשבת לא מספקת לריכוזים הגזיים באטמוספירה המעורפלת של טיטאן, גם מקור פנים נחשב למלא תפקיד.

המקרה לחיים בטיטאן נותר ספקולטיבי ביותר וכולל צורות חיים קיצוניות שהן אקזוטיות מאוד בסטנדרטים של כדור הארץ. אף על פי כן, סימולציות מעבדה הובילו לרעיון שיש טיטאן מספיק חומר אורגני בכדי להתחיל בהתפתחות כימית המקבילה למה שחושבים שהחלה את החיים על כדור הארץ.

דיונה:

הירח הזה של שבתאי נחקר לראשונה על ידי וויאג'ר 1 ו -2 בדיקות חלל כשעברו במערכת שבתאי בשנת 1980 וב- 1981. היא נחקרה עוד על ידי קאסיני המשימה, שערכה חמישה מעופפים של הירח בין 2005 ל 2015.

מה שמשימות אלה חשפו היה לוויין עם שטח חלק, אשר נתפס כמעיד על התחדשות אנדוגנית והתחדשות. בשילוב עם מודלים שנבנו על ידי מדעני נאס"א, מאמינים כי הליבה של דיונה חווה חימום גאות ושפל המתגבר ככל שהוא מתקרב במסלולו לשבתאי. פירוש הדבר שלדיונה יש אוקיינוס ​​מים נוזלי בגבול הליבה שלה.

טרִיטוֹן:

הירח הגדול ביותר של נפטון נותר זה מכבר תעלומת מקור למדענים. כ- 55% משטח הטריטון מכוסה בחנקן קפוא, ואילו קרח המים מהווה 15–35% ואילו קרח הפחמן הדו חמצני (המכונה "קרח יבש") מהווה את 10-20% הנותרים. כמויות עקבות של נדיפים מרכזיים התגלו גם בקרום, הכולל מתאן וכמויות אמוניה קטנות.

מדידות צפיפות מראות כי פנים טריטון מובחן בין גרעין מוצק העשוי מחומר סלעי ומתכות לבין מעטה וקראסט המורכב מקרח. התיאוריה היא שאם יש מספיק אלמנטים רדיואקטיביים בפנים, זה יכול לספק מספיק אנרגיה להסעת כוח במעטפת, מה שעשוי להספיק כדי לשמור על אוקיינוס ​​תת קרקעי.

הימצאותם של אלמנטים נדיפים מגבירה עוד יותר את האפשרות הזו, ואם יסופק מספיק חום מהליבה, יכול להיות שהחיים יתקיימו באוקיאנוס הפנימי הזה.

פלוטו:

בהתבסס על נתונים שהושגו במשימת "אופק חדש" של נאס"א, המדענים מאמינים כעת כי ניתן להבדיל בין המבנה הפנימי של פלוטו בין גרעין של חומר סלעי ומתכת שגודלה כ- 1700 ק"מ בקוטר (70% מכדור הארץ), המוקף במעטפת קרח המורכב ממים, חנקן ונדיפים אחרים.

שוב, הימצאותם של מספיק אלמנטים רדיואקטיביים בליבה יכולה להיות שהפנים של פלוטו מספיק חם כדי לשמור על אוקיינוס ​​פנימי. כמו בכל עולמות אוקיינוס ​​אחרים, זה יהיה ממוקם בגבול הליבה של מעטפת הליבה והוא מוערך בעובי של 100 עד 180 ק"מ (62 עד 112 מייל).

חקר העבר:

כל החשודים בעולמות האוקיאנוס של מערכת השמש נחקרו בעבר. חלקן נחקרו באופן נרחב יותר על ידי משימות רובוטיות מרובות במהלך העשורים האחרונים. אחרים נחקרו לעיתים רחוקות מאוד או רק לאחרונה.

צדק:

חקר אירופה וירחים ג'וביים אחרים החל עם נאס"א חלוץ 10 ו 11 חללית, שניהלה טיסות של מערכת צדק בשנים 1973 ו 1974, בהתאמה. אלה סיפקו את תמונות הצילום הראשונות של אירופה וירחים ג'וביים אחרים, אך ברזולוציה נמוכה.

השניים נוֹסֵעַ הגששים עקבו אחריהם, נסעו במערכת ג'וביאן בשנת 1979 וסיפקו תמונות מפורטות יותר של המשטח הקפוא של אירופה. תמונות אלה חשפו את מאפייני "שטח הכאוס" של אירופה, שהפעילו ספקולציות לפיהן הירח עשוי לשהות באוקיאנוס פנימי. מודלים גיאופיזיים שבחנו את כוח הכבידה של צדק על הירח ואת כיפוף הגאות והשפל שהתקבל תמכו בפרשנות זו.

בין השנים 1995-2003, נאס"א גלילאו המבחן הקיף את צדק וסיפק את הבדיקה המפורטת ביותר של הירחים הגליליים, שכללו טיסות רבות של אירופה. המשימה הייתה זו שאחראית לאיתור הרגע המגנטי החלש של אירופה, שהצביע על כך ששכבה של חומר מוליך חשמלי קיימת בפנים האירופי. ההסבר הסביר ביותר לכך היה אוקיינוס ​​תת קרקעי גדול של מי מלח נוזליים.

שַׁבְתַאִי:

בשנת 1979 החלוץ 11 עוברים במערכת שבתאי ומדדו את המסה ואת האטמוספירה של טיטאן. בשנים 1980 ו- 1981 (בהתאמה), וויאג'ר 1 ו 2 ערך מחקר מפורט יותר על האטמוספירה של טיטאן וחשף על פניו מאפיינים בהירים וחשוכים (שלימים יכונו אזורי קסאנו ושנגרילה).

בין השנים 2004-2017, קאסיני-הויגנס המשימה תספק את המבט המקיף והמקיף ביותר על שבתאי ומערכת הירחים שלו. זו הייתה המשימה הרובוטית הראשונה שתצפתה על נזילות על Enceladus בשנת 2005, שלדעתם של מדעני המשימה הייתה אינדיקציה לאוקיאנוס פנימי וגם מה שהיה אחראי לחידוש טבעת ה- E של שבתאי בחלקיקים קפואים.

מסלול קאסיני ערך גם מספר רב של טיסות טיטאן וצילם את התמונות ברזולוציה הגבוהה ביותר מאז ומעולם על פני טיטאן. זה איפשר למדענים להבחין בכתמי שטח בהירים וחשוכים שהיו מאפייני קסנאדו ושנגרי-לה, לזהות מקורות נוזלים רבים באזור הקוטב הצפוני, בצורת אגמי מתאן וים.

סוכנות החלל האירופית (ESA) הויגנס הנחתת נגעה על פני השטח ב- 14 בינואר 2005, מה שהפך את טיטאן לגוף הרחוק ביותר מכדור הארץ שהיה עליו אדמת משימה רובוטית. בעוד הנחתת הצליחה להעביר רק 90 דקות, הנתונים נשלחים בחזרה חשפו הרבה מאוד על פני השטח של טיטאן.

זה כלל ראיות לכך שנראה כי תכונות פני שטח רבות של טיטאן נוצרו על ידי נוזלים בשלב כלשהו בעבר. הנחתת גם סיפקה מידע על האזור בו נחתה, ממש בקצה המזרחי ביותר של האזור הבהיר שנקרא אדירי. זה כלל את "הרמות", האמינות כי הן מורכבות בעיקר מקרח מים ותרכובות אורגניות כהות.

תרכובות אלו נוצרות באטמוספירה העליונה ועשויות לרדת מהאטמוספירה של טיטאן עם גשם מתאן ולהיות מופקדות במישורים עם הזמן. הנחתת השיגה גם צילומים של מישור כהה מכוסה בסלעים קטנים ובחלוקי נחל (המורכבים מקרח מים) שהראו עדויות נוספות לפעילות פלואיווית אפשרית (סחף נוזלי).

עולמות אחרים:

רק קומץ משימות חקרו את עולמות האוקיאנוס האחרים של מערכת השמש. אלה כוללים את וויאג'ר 2 בדיקה, שערכה מעופף של טריטון ב 1989 כחלק מסיורו באורנוס, בנפטון ובמערכת השמש החיצונית. במהלך המעוף הזה, וויאג'ר 2 אספו נתונים שחשפו הרבה מאוד על פני הירח והרכבו, שנחקר עד היום.

בין 2015 ל 2018, קרס נחקר על ידי שחר נאס"א משימה. מסלול זה הפך למשימה הראשונה לבקר בכוכב גמד ולעבור למסלול סביב שני יעדים מעבר לכדור הארץ - קרס וסטה, האובייקט השני בגודלו בחגורת האסטרואידים הראשית. בנוסף למציאת ראיות לאוקיאנוס פנימי אפשרי, שַׁחַר המשימה אישרה שאוקיאנוס נוזלי יכול לכסות פעם חלק גדול מהשטח של קרס.

אחרון חביב הוא פלוטו, בו ביקר לראשונה בהיסטוריה בשנת 2015 אופקים חדשים משימה. משימה זו סיפקה את התמונות הברורות הראשונות של פניו של פלוטו, וחשפה דברים על תכונות פני השטח שלה, ההיסטוריה הגיאולוגית, ההרכב, האטמוספירה, ורמזו על התהליכים הפנימיים שלה.

משימות חקירה עתידיות:

מסיבות ברורות הוצעו משימות מרובות לחקור את עולמות האוקיאנוס של מערכת השמש לאורך זמן. במבט לעתיד, מספר מושגים אלה נמצאים בפיתוח או מתקרבים למימוש. בנוסף, משימות הדור הבא שעתידות לפרוש את גבולות חקר החלל צפויות למלא תפקיד גם בחקר עולמות האוקיאנוס.

אירופה קליפר:

בשנת 2011 הומלצה למשימה רובוטית לאירופה כחלק מסקר הדקדאל האמריקני למדע הפלנטרי, דו"ח שהתבקש על ידי נאס"א והקרן הלאומית למדע (NSF) לבחון את מעמדו של מדע הפלנטה ולהציע משימות שיקדמו את חקירתם. יעדים בין השנים 2013-2022.

בתגובה, נאס"א הזמינה סדרת מחקרים לחקר האפשרות של נחת אירופה בשנת 2012, יחד עם מושגים לחללית שיכולה לערוך טיסה של אירופה וכזו שתלמד את הירח ממסלול. בעוד שההצעה למסלול תתרכז במדע "האוקיאנוס", ההצעה המרובה-עף תתרכז בשאלות הקשורות לכימיה הפנימית של אירופה ולאנרגיה.

ביולי 2013, מעבדת הנעת הסילון של נאס"א והמעבדה לפיזיקה יישומית הציגו רעיון מעודכן למשימה אירופית מעופפת (המכונה אירופה קליפר). בנוסף לחקר אירופה כדי לחקור את יכולת המגורים שלה, גוֹזֵז המשימה תוטל על בחירת אתרים לנחיתה עתידית. היא לא תקיף את אירופה, אלא תקיף את צדק ותנהל 45 טיסות בגובה נמוך של אירופה.

ב- 13 בינואר 2014 הודיעה ועדת ההקצאות של הבית על הצעת חוק דו-מפלגתית חדשה הכוללת מימון בשווי 80 מיליון דולר להמשך לימודי המושג אירופה. במאי 2015 הודיעה נאס"א רשמית כי קיבלה את אירופה קליפר הצעת המשימה, שתושק מתישהו בשנות ה -20 של המאה העשרים.

הם גילו גם כי משימה זו תסתמך על חבילת מכשירים שתכלול מכ"ם חודר קרח, ספקטרומטר אינפרא אדום גל קצר, צילום טופוגרפי וספקטרומטר מסה יונית ונייטרלית.

מיץ:

בשנת 2012 הודיעה סוכנות החלל האירופית (ESA) כי בחרה את JUpiter ICy moon Explorer תפיסת המשימה (JUICE), כחלק מתוכנית החזון Cosmic Vision 2015-2025. משימה זו תושק בשנת 2022 ותגיע לצדק בשנת 2029, שם תבלה לפחות שלוש שנים בעריכת תצפיות מפורטות על צדק וירחי אירופה, גאנימד וקליסטו.

המשימה תנהל כמה טיסות של אירופה וקליסטו, אך בסופו של דבר תהיה ממוקדת יותר בגנימד. הדבר ייעשה באמצעות סוויטה הכוללת מצלמות, ספקטרומטרים, מד גובה לייזר, מכ"ם חודר לקרח, מגנומטר, צגי פלזמה וחלקיקים וחומרת מדע רדיו.

אירופה לנדר:

נאס"א תכננה בשנים האחרונות גם תוכניות ל אירופה לנדר, רכב רובוטי שיהיה דומה לזה ויקינג 1 ו 2משימות שחקרו את מאדים בשנות השבעים באמצעות שילוב מסלול ונחיתה. המשימה תסתמך גם על טכנולוגיות שנבדקו על ידי מארס Pathfinderרוּחַ, הִזדַמְנוּת ו סַקרָנוּת רוברים, במיוחד כאלה שנועדו לחפש סימני חיים קודמים (המכונה גם "חתימות ביולוגיות").

כמו קודמיו, גם אירופה לנדר יחקור את יכולת המגורים של אירופה ויעריך את הפוטנציאל האסטרוביולוגי שלה על ידי אישור אחת ולתמיד קיומו של אוקיינוס ​​תת קרקעי. הוא גם יסתמך על חבילת מכשירים כדי לקבוע את מאפייני המים בתוך הקליפה הקפואה של אירופה ומתחתיה.

אך כמובן, המטרה הגדולה ביותר של משימה זו תהיה לחפש עדויות לחיים שיכולות לפלס את דרכן אל פני השטח. מסיבה זו, האזורים שבהם אירופה חווה פעילות פלומה יהיו מקום אידיאלי לנחות בהם.

אמנם טרם נקבע תאריך למועד שבו משימה כזו תפעל או תגיע לאירופה, אך המשימה נחשבת לחשיבות חיונית לחקירה עתידית. ככל הנראה, זה יבוא בעקבות משימת אירופה קליפר, ונחת באתר שנבחר על ידי המסלול.

סייר / צוללת של טיטאן מארה:

נאס"א והקהילה האסטרונומית שקלו גם משימה לחקור את אגמי המתאן של טיטאן (במיוחד האגמים הגדולים ביותר של קראקן וליגיה מארה) כדי לראות סימנים לחיים ימיים אפשריים. מושג אחד הוא ההצעה המכונה "טיטאן מארה אקספלורר" (TiME), מושג הנבחן על ידי נאס"א בשיתוף עם לוקהיד מרטין.

משימה זו תכלול נחיתה בעלות נמוכה המתיזה באגם בחצי הכדור הצפוני של טיטאן וצפה על פני האגם במשך 3 עד 6 חודשים. הצעה זו נשללה בשנת 2012 לטובת מאדים בעלות נמוכה יותר תוֹבָנָה נחת במקום, שהגיע למאדים בשנת 2018.

הצעה נוספת לחקר ימי המתאן בטיטאן היא הצוללת טיטאן, מושג שנחקר על ידי מרכז המחקר גלן של נאס"א בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון סטייט. התכנון הוא לשלוח את הרכב הזה לטיטאן בתוך 20 השנים הבאות, ואז יחקור אגמים כמו קראקן מארה באופן אוטונומי לראיות אפשריות לחיים.

מזל"ט אווירי טיטאן:

כמו כן הועלו הצעות מרובות לחקר האווירה של טיטאן באמצעות פלטפורמות אוויריות או בלון משולב ונחתת. אלה כוללים רכב אווירי לסיירת טיטאן במקום (AVIATR) שתוכנן על ידי ד"ר ג'ייסון בארנס וצוות חוקרים מאוניברסיטת איידהו.

מזל"ט זה ייקח תמונות בחדות גבוהה של פני השטח של טיטאן כדי לשפוך אור נוסף על הגיאולוגיה. בתום המשימה המטוס ינסה לנחות על דיונות טיטאן כדי לאסוף מידע נוסף גם על התכונות המוזרות הללו.

יש גם משימה של מערכת הטיטאן שבתאי (TSSM), הצעה משותפת של נאס"א / ESA לחקר ירחיו של שבתאי. מושג זה צופה בלון אוויר חם שצף באווירת טיטאן ומבצע מחקר לתקופה של כחצי שנה.

כתפיסה של משימת הדגל של כוכב הלכת החיצוני, העיצוב של ה- TSSM מורכב משלושה אלמנטים - מסלול נאס"א, נחתת מעוצבת על ידי ESA לחקר אגמי טיטאן וכדור פורח מעוצב על ידי ESA לחקור את אווירתו. למרבה הצער, מושג זה איבד את משימת מערכת צדק אירופה (EJSM) בשנת 2009.

לאחרונה הועלתה הצעה רדיקלית של המעבדה לפיזיקה יישומית מאוניברסיטת ג'ון הופקינס (JHUAPL), הידועה בשם שַׁפִּירִית. משימה זו ממעמד הגבולות החדשים תכלול חוקר רובוטי כפול ארבע-מסוק שמסוגל להמריא ולנחות אנכית (VTOL) ומופעל על ידי כור גרעיני.

משימה כזו תוכל לחקור את האטמוספירה של טיטאן וכן להוביל מדע על פני השטח, שיכלול חקר הדיונות המסתוריות של טיטאן ואגמי המתאן.

טלסקופ החלל ג'יימס ווב:

המתוכנן כעת להשקה עד 2021, ה- JWST יהיה היורש של ה- האבל, שפיצר, ו טלסקופ החלל קפלר. כטלסקופ החלל המתקדם ביותר עד כה ומשתמש ביכולות ההדמיה האינפרא אדום החדישות שלו, לטלסקופ זה לא יהיה מחסור ביעדים מדעיים.

אלה יכללו חיטוט ביקום המוקדם, יבדקו כוכבים רחוקים וכוכבי לכת מרוחקים, וכן יחקרו את כוכבי הלכת של מערכת השמש. זה הכבוד האחרון שבו המחקר של עולמות האוקיאנוס נכנס לתמונה. עם פריסתו, ה- JWST יקדיש חלק מזמן המשימה שלו ללימוד אירופה ואנצלדוס.

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. ה 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


צפו בסרטון: חיזרים ביהדות?? לא מה שחשבתם. יצורים המופלאים ט I אופק מאיר הכהן (יָנוּאָר 2022).