Många planetforskare tror att Jupiters måne Europa är vårt solsystem som är den bästa utmanaren för att dela jordens distinktion av att hålla liv. I en artikel publicerad i juli 2007 Journal of Aerospace Engineering föreslår en brittisk mekanisk ingenjör att skicka en ubåt för att utforska Europas hav.
Carl T. F. Ross, professor vid University of Portsmouth i England erbjuder en abstrakt design av ett undervattensfarkoster byggt av en metallmatriskomposit. Han ger också förslag på lämpliga strömförsörjningar, kommunikationstekniker och framdrivningssystem för ett sådant fartyg i sitt papper, "Conceptual Design of a Submarine to Explore Europas Oceans."
Ross papper väger alternativen för att konstruera en ubåt som kan motstå det otvivelaktigt höga trycket inom Europas djupa hav. Forskare tror att månens hav kan vara upp till 100 kilometer djupa, mer än tio gånger djupare än jordens hav. Ross föreslår en 3 meter lång cylindrisk underdel med en inre diameter på 1 meter. Han tror att stål eller titan, även om det är tillräckligt starkt för att motstå det hydrostatiska trycket, skulle vara olämpligt eftersom fartyget inte skulle ha någon reservdrivkraft. Därför sjunker suben som en sten till havets botten. En metallmatris eller keramisk komposit skulle erbjuda den bästa kombinationen av styrka och flytkraft.
Ross gynnar en bränslecell för kraft, som kommer att behövas för framdrivning, kommunikation och vetenskaplig utrustning, men konstaterar att tekniska framsteg under de följande åren kan ge bättre energikällor.
Ross medger att ett ubåtuppdrag till Europa inte kommer att äga rum på minst 15-20 år. Planetforskaren William B. McKinnon håller med.
"Det är tillräckligt svårt och dyrt att komma tillbaka till Europa med en orbiter, föreställa mig mycket mindre en landning eller en havsinträde," sade McKinnon, professor i Earth and Planetary Sciences vid Washington University i St. Louis, Missouri. ”Någon gång i framtiden, och efter att vi har bestämt ishylstjockleken, kan vi börja ta itu med de tekniska utmaningarna. För tillfället kan det vara bäst att söka efter de platser där havet har kommit till oss. Det vill säga platser för nyligen utbrott på Europas yta, vars kompositioner kan bestämmas från bana. "
Jet Propulsion Laboratory arbetar för närvarande med ett koncept som kallas Europa Explorer som skulle leverera ett rymdskepp med låg omloppsbana för att bestämma närvaron (eller frånvaron) av ett flytande vattenhav under Europas isyta. Det skulle också kartlägga fördelningen av föreningar av intresse för pre-biotisk kemi och karakterisera ytan och undergrunden för framtida utforskning. "Denna typ av uppdrag," säger McKinnon, "skulle verkligen tillåta oss att få det hårda beviset som vi alla skulle vilja att havet verkligen är där och bestämma tjockleken på isskalet och hitta tunna fläckar om de finns."
McKinnon tillade att en orbiter kunde hitta "hot spots" som indikerar nyligen geologisk eller vulkanisk aktivitet och erhåller högupplösta bilder av ytan. Det senare skulle behövas för att planera en framgångsrik landning.
Något mindre än jordens måne, har Europa en yttre som är nästan kraterlös, vilket betyder en relativt "ung" yta. Uppgifter från rymdskeppet Galileo visar bevis på smältning nära ytan och rörelser av stora block med isiga skorpor, liknande isberg eller isflåtar på jorden.
Medan Europas yttemperaturer på morgonen svävar runt 130 K (-142 C, -225 grader F), kan inre temperaturer vara tillräckligt varma för att flytande vatten kan finnas under isskorpan. Denna inre värme kommer från tidvattenuppvärmning orsakad av gravitationskrafter från Jupiter och Jupiters andra månar som drar Europas inre i olika riktningar. Forskare tror att liknande tidvattenuppvärmning driver vulkanerna på en annan jovisk måne, Io. Seafloor hydrotermiska ventiler har också föreslagits som en annan möjlig energikälla i Europa. På jorden skapar undervattens vulkaner och hydrotermiska ventiler miljöer som upprätthåller kolonier av mikrober. Om liknande system är aktiva i Europa, resonerar forskare att det också kan finnas liv där.
Bland forskare finns det ett stort tryck för att få ett uppdrag till Europa på gång. Men denna typ av uppdrag tävlar om finansiering mot NASA: s mål att återvända till vår egen måne med mänskliga uppdrag. Den föreslagna Jupiter Icy Moon Orbiter (JIMO), ett kärnkraftsdrivet uppdrag för att studera tre av Jupiters månar, blev offer för nedskärningar i vetenskapsuppdrag i NASA: s budgetår för 2007 års budget.
Ross har designat och förbättrat ubåtar i över 40 år, men det är första gången han designade ett hantverk för användning var som helst men på jorden.
"Det största problemet som jag ser med robotbåten är att kunna borra eller smälta sig igenom högst 6 km is, som täcker ytan," sade Ross. ”På vissa ställen kan isen dock vara mycket tunnare. Det kan vara så att vi kommer att kräva en kärnkraftsreaktor ombord på robotbåten för att ge oss den nödvändiga kraften och energin för att uppnå detta. ”
Medan Ross föreslår att använda fallskärmar för att föra ubåten till Europas yta, påpekar McKinnon att fallskärmar inte skulle fungera i Europas nästan luftlösa atmosfär.
Ross har fått mycket positiva svar på sitt papper från vänner och kollegor, säger han, inklusive den anmärkningsvärda brittiska astronomen Sir Patrick Moore. Ross säger att hans liv har kretsat kring ubåtar sedan 1959 och han tycker att detta nya begrepp om en ubåt på Europa är mycket spännande.
McKinnon klassificerar utforskningen av Europa som "oerhört viktigt."
"Europa är en plats där vi är ganska säkra på att vi har rikligt med flytande vatten, energikällor och biogena element som kol, kväve, svavel, fosfor, etc.", sade han. "Finns det liv, någon form av liv, i Europas hav? Frågor blir inte mycket djupare. ”
Skrivet av Nancy Atkinson
