Poleće Europa Clipper - NASA misija u potrazi za životom na Jupiterovom mesecu

800 miliona kilometara od Zemlje, uronjen u zračenje i slabo osvetljen slabim sjajem udaljenog Sunca, leži svet koji obiluje vodom. Ovo je odredište koje NASA-ina misija Europa Clipper planira da istraži u oktobru 2024. Njeno desetogodišnje putovanje može otkriti da se srećan splet uslova potrebnih za život—voda, organska materija i energija—nekako složio na svetu izvan našeg.

Zašto Evropa?

Kružeći oko džinovskog Jupitera na udaljenosti od 671.000 km, Evropa je enigmatičan mesec, manji u prečniku od širine Australije. Njena površina ritmično se savija pod kolosalnom gravitacijom svoje matične planete i izložena je intenzivnom Jupiterovom magnetnom polju, 20.000 puta jačem od Zemljinog.

Devet desetina veličine Meseca, a pet puta dalje od Sunca, dnevne temperature na Evropi nikada ne prelaze –160°C. Njena jezgra od nikla i gvožđa veličine Teksasa i stenoviti omotač prekriveni su ledenom korom, debelom oko 15–25 km, koja je postala čvrsta kao stena pod tako hladnim ekstremima.

Ali koliko god se činilo teško u ovoj pustoši prožetoj zračenjem, neki oblik života je možda nekada (zapravo, možda još uvek) uspevao na Evropi: zaista malo verovatni Edenski vrt. Vizuelno, Evropa nosi tek malo obeležja jedinog poznatog utočišta života: naše plavo-bele planete, Zemlje.

Prošle misije na Evropu

Godine 1979, NASA-ine sonde Voyager 1 i 2 otkrile su ono što zamenica naučnika projekta Europa Clipper, Boni Burati iz NASA-inog Laboratorija za mlazni pogon (JPL), poredi sa “napuklim jajetom”: njen albedo od 0,64 (količina svetlosti koju njena površina reflektuje) svetliji je od arktičkog morskog leda i njena neobična crvenkasta nijansa verovatno je uzrokovana jakim Jupiterovim zračenjem.

Voyageri su fotografisali linearne grebene i brazde koje prelaze površinu, sa neobičnim mrljama razbacanim po staklastom pejzažu. “Naučnici određuju starost površina brojanjem kratera”, kaže Burati. A nedostatak kratera na Evropi implicira mladu površinu, možda staru 20 miliona godina, koja još uvek prolazi kroz aktivne unutrašnje promene.

Zanimljivo je da su Voyageri detektovali pukotine u tom terenu, olakšavajući kretanje tamnog podzemnog materijala u nastale praznine—i pozivajući na spekulaciju da sloj vode ili toplog leda možda vreba ispod evropske kore. Od 1996. do 2000. godine, NASA-ina sonda Galileo pronašla je snažne dokaze o slanom okeanu koji sadrži 3 milijarde kubnih kilometara vode, dvostruko više nego svi naši okeani.

Taj okean bi mogao biti dubok 80–100 km, što je devet puta dublje od Marijanskog rova, najdublje tačke u bilo kom okeanu na Zemlji. Sonda Galileo je takođe pokazala da se uzdizanje toplog, kašastog leda zaista dešava. Detektovala je unutrašnje magnetno polje i merila promene pravca koje su u skladu sa prisustvom podzemne ‘ljuske’ električno provodljivog materijala, poput slanog tečnog okeana.

U međuvremenu, svemirski teleskop Habl otkrio je Evropinu tanku atmosferu kiseonika i od 2013. do 2017. uočio emisije vodene pare koje se uzdižu 100 km visoko. To je pružilo ubedljive dokaze o materijalu izbačenom direktno iz okeana. Godine 2019, Habl je pronašao natrijum hlorid (kuhinjsku so), što sugeriše da bi okean mogao biti slaniji i više nalik Zemljinom nego što se prvobitno mislilo… i pogodniji za mikrobni život.

Život na Evropi?

“Svaki scenario za život na Zemlji podrazumeva tečnu vodu, objašnjava Burati. “Potraga za životom je na vrhu liste: da li smo sami? Ali naše razumevanje kako je život nastao i kako je uspevao zaista se razvilo tokom vremena dok sam bila u ovoj oblasti.”

BBC

Na Zemlji, život je iznikao na najneverovatnijim mestima, posebno na hidrotermalnim otvorima u dubokim okeanskim rovovima bez sunčeve svetlosti. “Život se formirao na ovim termalnim otvorima jer su bakterije tamo veoma primitivne”, nastavlja Burati.

“Oni su na dnu stabla života, tako da se naše razumevanje gde tražiti život promenilo.” Ali Burati ostaje oprezno suzdržana u pogledu pronalaženja života. “Izgleda da su uslovi za život tu”, kaže ona. “Mi smo empiristi i još uvek nemamo dokaze. Naša misija će pronaći dokaze i odatle ćemo raditi.”

Kako je nastala misija Europa Clipper

Posvećena misija na Evropu dugo je imala visok prioritet. Ciljevi najvišeg nivoa uključuju merenje debljine kore, dešifrovanje složene geologije Evrope i utvrđivanje prirode, veličine, slanosti i sastava okeana. Godine 1997, NASA je predložila Europa Orbiter opremljen radarom i visinomerom, ali su troškovi, potrebe za energijom i dugačak vremenski okvir misije doveli do njenog otkazivanja 2002.

Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) sa jonskim ili nuklearnim električnim pogonom otkazan je 2005. kao previše ambiciozan. Sledeća je došla američko-evropska misija Europa Jupiter System Mission (EJSM), uključujući NASA-in Jupiter Europa Orbiter. I ona je ukinuta 2011. Ali jezgro EJSM-a je preživelo. Evropski deo te misije postao je Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), lansiran 2023.

A američka misija preporučena od strane Nacionalnog istraživačkog saveta 2013. dovela je do odabira devet naučnih instrumenata 2015. i odobrenja putovanja koje je 2017. postalo poznato kao Europa Clipper. Ime Europa Clipper potiče od klipera iz 19. veka: trojarbolnih jedrenjaka koji su plovili svetskim okeanima, isporučujući čaj i druge robe.

Ali za NASA-u ima drugo značenje: Europa Clipper neće kružiti oko Evrope. Umesto toga, orbitiraće oko Jupitera, podešavajući svoju putanju da ostvari 44 preleta meseca na udaljenostima od 26 km do 2.700 km.

Orbita i naučni ciljevi Europa Clipper-a

Lokacija Evrope duboko unutar Jupiterovog polja zračenja obično bi spržila elektroniku Europa Clipper-a u roku od nekoliko meseci. Dakle, da bi olakšala i preživela višegodišnju misiju, sonda će “klizati” pored meseca svakih nekoliko nedelja i ponoviti to mnogo puta”, kaže naučnik projekta Robert Papalardo iz JPL—a da bi provela što manje vremena u visokim zračenjima pre nego što se uputi na bezbednije udaljenosti da prenese podatke na Zemlju.

A ti podaci će biti prikupljeni pomoću sveobuhvatnog alata:

• Visokorezolucijska termalna infracrvena kamera
• Infracrveni spektrometar
• Sistem za snimanje sa širokougaonim i uskougaonim kamerama
• Ultraljubičasti spektrograf
• Magnetometar na 8,5-metarskom štapu
• Detektor plazme
• Maseni spektrometar
• Sakupljač prašine

Omogućiće Clipper-u da snimi površinu Evrope u rezoluciji od 50 cm po pikselu, direktno uzorkuje izbačaje vodene pare tokom niskih preleta, odredi debljinu kore i slanost okeana, mapira organske materije—amino kiseline, toline, soli i hidratne kiseline—i donese zaključke o potencijalnoj nastanjivosti.

A 16-metarski radar koji prodire kroz led će prodirati kroz koru Evrope dok visinomer meri plime i hrapavost površine.

Sve u svemu, mapiraće 95% Evrope u rezoluciji od 100 metara: šestostruko povećanje pokrivenosti sa pet puta boljim kvalitetom od ranijih misija. Tih devet instrumenata nalazi se unutar Europa Clipper-a, najveće svemirske letelice koju je NASA ikada poslala na planetu.

Visoka 6,6 metara i teška 6.000 kg, Europa Clipper je veličine SUV-a i uključuje 3-metarsku visokoprofitnu antenu za komunikacije i merenja gravitacije, i 24 potisnika za manevre i dugo (više od šest sati) sagorevanje motora za ulazak u orbitu Jupitera.

I kao što su stari kliperi imali velike jedra, tako i par Europa Clipper-ovih petodelnih solarnih panela. Svaki se proteže do 14,2 metra i letelica pokriva čitav košarkaški teren kada je potpuno raspoređena. Iako je sunčeva svetlost na udaljenosti Jupitera samo 4% intenziteta u odnosu na ono u blizini Zemlje, paneli će generisati 600 vati električne energije.

Poruke sa Zemlje

Zaštita elektronike Europa Clipper-a od Jupiterovog zračenja je trezor od titanijum-aluminijuma težak 150 kg sa zidovima debljine 7,6 cm. Ploča na vratima trezora nosi pesmu “In Praise of Mystery: A Poem for Europa”, koju je napisala američka pesnikinja laureat Ada Limón, plus imena 2,6 miliona ljudi ugravirana na mikročip putem onlajn kampanje “Pošaljite svoje ime na Evropu”.

Obrnuta strana ploče nosi još jednu jedinstvenu poruku: umetničko delo koje prikazuje reč “voda”, izgovorenu na 103 jezika i pretvorenu u vizuelne prikaze zvučnih talasa, nazvanih talasni oblici. Ovi talasni oblici emituju se iz piktograma koji predstavlja simbol za vodu na američkom znakovnom jeziku.

Takođe, na istaknutom mestu na ploči trezora je Drejkova jednačina, u čast astronoma Frenka Drejka i njegove matematičke formule za procenu verovatnoće pronalaska naprednih vanzemaljskih civilizacija, zajedno sa prikazima spektralnih linija atomskog vodonika i hidroksilnog radikala—kolokvijalno nazvanog “vodenom rupom”—i portretom planetarnog naučnika Ronalda Grilija, pokretačke snage iza misije.

Lansiranje i putanja Europa Clipper-a

Planirano je da Europa Clipper bude lansiran sa platforme 39A u Svemirskom centru Kenedi na Floridi na vrhu rakete SpaceX Falcon Heavy tokom 21-dnevnog perioda od 10. do 30. oktobra 2024. Rani planovi za korišćenje NASA-inog Space Launch System (SLS) su napušteni zbog visokih troškova, nedostatka dostupnosti prozora za lansiranje i vibracija povezanih sa njegovim raketama na čvrsto gorivo.

“Zapravo je spreman”, kaže Burati o lansirnom vozilu Falcon Heavy. “I pouzdan je.” Letelica će dobiti dva gravitaciona potiska, prolazeći pored Marsa na udaljenosti od 500–1.000 km u februaru 2025., zatim Zemlju na 3.200 km u decembru 2026.

Nakon putovanja preko 2,9 milijardi kilometara, stići će do Jupitera u aprilu 2030., i spremiti se za 44 preleta Evrope od 2031. do 2034. Ti preleti će uzeti u obzir udaljenosti, brzine, gorivo i uslove osvetljenja kako bi se maksimizovao naučni povrat i bezbednost letelice.

Nakon svakog preleta, letelica će prenositi podatke na Zemlju sedam do 10 dana pre nego što krene u svoj sledeći duboki zaron ka Evropi. A kako bi se osiguralo da letelica ne kontaminira Evropu, na kraju svoje misije 2034. namerno će biti srušena na Jupiterov mesec Ganimed.

Ali kako se život Europa Clipper-a bliži kraju, možda će otkriti da Evropa—poput Zlatokose u njenoj nesrećnoj potrazi za idealnom kašom—ima skup uslova koji su “baš pravi” za početak života. A implikacije takvog otkrića za ljudsko društvo mogle bi biti duboke, piše BBC.