Några verkligt intressanta och ambitiösa uppdrag har föreslagits av NASA och andra rymdbyråer under de kommande decennierna. Av dessa är kanske de mest ambitiösa uppdragen att utforska solsystemets ”Ocean Worlds”. Inom dessa kroppar, som inkluderar Jupiters måne Europa och Saturnus måne Enceladus, har forskare teoretiserat att liv kan existera i varmt vatten inre hav.
Fram till 2020- och 2030-talet förväntas robotuppdrag nå dessa världar och sätta ner dem, ta prov på is och utforska deras åker efter tecken på biomarkörer. Men enligt en ny studie av ett internationellt forskargrupp kan ytorna på dessa månar ha extremt låg densitet. Med andra ord, ytan på Europa och Enceladus kan vara för mjuk att landa på.
Studien, med titeln "Laboratoriesimuleringar av planetarytor: Förstå fysiska fysiska egenskaper från avlägsna fotopolarimetriska observationer", publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Icarus. Studien leddes av Robert M.Nelson, Senior Scientist vid Planetary Science Institute (PSI) och inkluderade medlemmar från NASA: s Jet Propulsion Laboratory, California Polytechnic State University i Pomona och flera universitet.
För studiens skull försökte teamet förklara det ovanliga negativa polarisationsbeteendet vid låga fasvinklar som har observerats i årtionden när de studerade atmosfärlösa kroppar. Detta polarisationsbeteende tros vara resultatet av extremt finkorniga ljusa partiklar. För att simulera dessa ytor använde teamet tretton prover av aluminiumoxidpulver (Al²O³).
Aluminiumoxid anses vara en utmärkt analog för regolit som finns på höga Aldebo Airless Solar System Bodies (ASSB), som inkluderar Europa och Encedalus samt eukritiska asteroider som 44 Nysa och 64 Angelina. Teamet underkastade sedan dessa prov för fotopolarimetriska undersökningar med användning av den goniometriska fotopolarimeteren vid Mt. San Antonio College.
Vad de fann var att de ljusa kornen som utgör ytorna i Europa och Enceladus skulle mäta ungefär en bråkdel av en mikron och ha ett tomrum på cirka 95%. Detta motsvarar material som är mindre tätt än nyfallen snö, vilket tycks tyder på att månens har mycket mjuka ytor. Naturligtvis är det inte bra för några uppdrag som skulle försöka sätta sig ner på Europa eller Enceladus yta.
Men som Nelson förklarade i PSI: s pressmeddelande, detta är inte nödvändigtvis dåliga nyheter, och sådan rädsla har väckts tidigare:
”Naturligtvis före landningen av robotfartyget Luna 2 1959, fanns det oro för att månen skulle vara täckt av damm med låg densitet som eventuella framtida astronauter kan sjunka. Men vi måste komma ihåg att observationer på avlägsen synlig våglängd av föremål som Europa bara undersöker ytans yttre mikron. "
Så medan Europa och Enceladus kan ha ytor med ett lager av lågpartiklar ispartiklar, utesluter det inte att deras yttre skal är solida. I slutändan kan landare tvingas att kämpa med något annat än ett tunt snöskiva när de lägger ner på dessa världar. Vad mer är, om dessa partiklar är resultatet av plumaktivitet eller handling mellan det inre och ytan, kan de innehålla de mycket biomarkörer som sonderna letar efter.
Naturligtvis behövs ytterligare studier innan robotlandare skickas till organ som Europa och Enceladus. Under de kommande åren James Webb rymdteleskop kommer att genomföra studier av dessa och andra månar under de första fem månaderna i tjänst. Detta kommer att inkludera att producera kartor över de galileiska månarna, avslöja saker om deras termiska och atmosfäriska struktur och söka på deras ytor efter tecken på plummer.
Uppgifterna som JWST erhåller med sin avancerade svit med spektroskopiska och nära-infraröda instrument kommer också att ge ytterligare begränsningar för deras ytförhållanden. Och med andra uppdrag som ESA: s föreslagna Europa Clipper att leda flybys av dessa månar, det finns ingen brist på vad vi kan lära av dem.
Utöver att de är betydelsefulla för framtida uppdrag för ASSB: er, kommer resultaten av denna studie sannolikt att vara av värde när det gäller området geoteknik på marken. I huvudsak har forskare föreslagit att antropogen klimatförändring skulle kunna mildras genom att införa aluminiumoxid i atmosfären och därmed kompensera den strålning som absorberas av växthusgasutsläpp i den övre atmosfären. Genom att undersöka egenskaperna hos dessa korn, kan denna studie hjälpa till att informera framtida försök att mildra klimatförändringarna.
Denna studie möjliggjordes delvis tack vare ett kontrakt från NASA: s Jet Propulsion Laboratory till PSI. Detta kontrakt utfärdades till stöd för NASA Cassini Saturn Orbiter Visual och Infrared Mapping Spectrometer instrumentteam.
