Jak prozkoumat výtrysky na Enceladu?

Každý den obrátí miliony lidí na celém světě svůj mobilní telefon vstříc své tváři, aby stisknutím spouště vytvořili další exemplář fenoménu posledních let – selfie. Když však z tohoto názvu škrtneme poslední písmeno, dostaneme se k SELFI, což už se tématicky na náš portál hodí mnohem více. SELFI je totiž návrh přístroje, který pracuje na submilimetrových vlnách a mohl by pomoci prozkoumat složení gejzírů, které z jižního pólu Saturnova měsíce Enceladu vyvrhují vodní páru a ledové částice.

Za návrhem stojí odborníci z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Maryland, kteří nedávno získali podporu a mohli tak pokračovat ve vývoji zařízení Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Jedná se o přístroj určený k dálkovému, tedy bezkontaktnímu průzkumu, který představuje významné zlepšení oproti současným nejkvalitnějším přístrojům v pásmu submilimetrových vln. SELFI byl navržen tak, aby měřil stopy chemických látek ve výtryscích, které se derou z povrchových puklin na šestém největším měsíci, který krouží kolem Saturnu.

Kryovulkanismus na Enceladu zdroj: jpl.nasa.gov

Kryovulkanismus na Enceladu
zdroj: jpl.nasa.gov

Vědci očekávají, že pokud budou moci prozkoumat tyto výtrysky, použijí nasbíraná data k extrapolaci složení podpovrchového oceánu, který se skrývá pod silnou ledovou krustou a teoreticky by mohl hostit mimozemský život. Enceladus zajímá vědce už dlouhé roky – od chvíle, kdy sonda Cassini objevila výtrysky, které tryskají z téměř stovky míst a do okolí vyvrhují částice, vodní páru, oxid uhličitý, metan a další plyny. Dříve se čekalo, že Enceladus bude zmrzlé, geologicky mrtvé těleso. Cassini však zjistila, že se měsíc na oběžné dráze lehce vrtí, což by naznačovalo přítomnost globálního podpovrchového oceánu.

Slapové síly Saturnu natahují a mačkají Enceladus, což možná generuje dostatek tepla k udržení vnitřního oceánu v tekutém skupenství i to, že se pukliny neuzavřou – viz náš podrobnější článek na toto téma. Vědce však zajímá, zda tento oceán hostí život či nikoliv. Navíc ve sluneční soustavě je více ledových světů, takže objev na jednom místě může pomoci hledání jinde. Víme, že na dně pozemských oceánů existují hydrotermální výtrysky, které překypují životem. Má něco podobného i Enceladus? A mohl by u nich existovat život?

„Submilimetrové vlny, které odpovídají velmi vysokým radiovým frekvencím, nám umožní změřit množství mnoha různých druhů molekul v chladném plynu. Můžeme naskenovat celý výtrysk a uvidíme, co přesně z Enceladu vychází,“ popisuje Gordon Chin, který stojí v čele týmu, který vyvíjí SELFI a dodává: „Vodní pára a další molekuly mohou odhalit chemické procesy, které probíhají v oceánu. Díky tomu se můžeme rozhodnout, kudy přesně vést průlet skrz výtrysk, abychom mohli provést přímá měření vyvržených látek.“

Složení výtrysků Encelada podle přístroje Ion and Neutral Mass Spectrometer na Cassini. Zdroj: NASA/JPL/SwRI

Složení výtrysků Encelada podle přístroje Ion and Neutral Mass Spectrometer na Cassini. Zdroj: NASA/JPL/SwRI

A jak má vlastně SELFI fungovat, to už popíše Gordon Chin: „Můžeme říct, že molekuly jako je voda nebo oxid uhelnatý a mnohé další, jsou jako malé rádiové stanice, které vysílají na velmi specifických frekvencích.“ Submilimetrový spektrometr je na tyto vlnové délky citlivý a hledání pak připomíná ladění rádia se specifickou frekvencí. „Spektrální čáry jsou natolik oddělené, že můžeme nejen identifikovat, ale i kvantifikovat jednotlivé chemikálie bez jakéhokoliv zkreslení,“ doplnil Paul Racette z Goddardova střediska, který se na SELFI podílí jakožto hlavní systémový inženýr.

Spektrometry pro nejrůznější vlnové délky nebo frekvenční pásma se v kosmickém výzkumu používají již dlouhé roky. Nepotřebují kontakt s měřeným materiálem, takže jim nedělá problém zjistit složení plynů i pevných látek na povrchu planet, měsíců, malých těles jako jsou komety a asteroidy, nebo vzdálených hvězd. Když pak vědci znají chemické složení látek v daném tělese, mohou mnohem lépe pochopit jeho fyzikální vlastnosti. Využití submilimetrových vln je ve spektroskopii relativně novým oborem, protože postavit takový přístroj je hodně komplexní záležitost.

Vnitřní struktura měsíce Enceladus.

Vnitřní struktura měsíce Enceladus.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Překlad: Autor

Odborníci z Goddardova střediska zvýšili citlivost svého přístroje přidáním zesilovače, který cílí na specifickou oblast kolem frekvence 557 GHz – právě v této oblasti má voda nejsilnější signál. Díky zesilovači tak bude SELFI schopen detekovat i extrémně drobné množství vody a stopy některých plynů i za velmi nízkých teplot, které u Enceladu panují. Vědci by s tímto přístrojem mohli prozkoumat celý povrchový systém procesů na Enceladu.

Vizualizace průletu sondy Cassini skrz výtrysky na Enceladu.

Vizualizace průletu sondy Cassini skrz výtrysky na Enceladu.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Stejný tým pracuje i na energeticky efektivnějším a flexibilnějším systému zpracování radiofrekvenčních dat. Stejně tak se zabývají vývojem sofistikovaného digitálního spektrometru pro analýzu radiofrekvenčního signálu. V útrobách digitálního spektrometru se má nacházet vysokorychlostní programovatelný obvod, který převádí radiofrekvenční signál na digitální data, která následně mohou být analyzována. Z těchto dat půjde vyčíst množství vyvrhovaných plynů, jejich teplotu i rychlost!

Díky všem těmto vylepšením dokáže SELFI simultánně detekovat a analyzovat hned 13 různých typů molekul včetně odlišných izotopických variant vody, ale také metanol, čpavek, ozon, peroxid vodíku, oxid siřičitý, nebo chlorid sodný. Celý projekt SELFI je zatím relativně nový. Odborníci, kteří jsou do něj zapojeni věří, že jde o jeden z nejlepších submilimetrových analyzátorů, jaké kdy vznikly. Do budoucna však není vyloučeno jeho další vylepšování. Na to bude zřejmě dost času, protože v nejbližší době není plánována žádná mise, která by mířila k Enceladu a navázala tak na odkaz nedávno skončené Cassini. Největším želízkem v ohni je projekt Ocean Worlds (Titan / Enceladus) přihlášený do programu středně velkých misí New Frontiers – viz náš článek.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/
https://www.universetoday.com/
http://www.newsweek.com/

Zdroje obrázků:
https://www.universetoday.com/wp-content/uploads/2015/03/enceladus_cutaway-580×362.jpg
http://www.nasa.gov/images/content/210670main_Enceladus%20Plume.tif
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA10356.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/enceladus_cross-section.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/17-042_main_image.jpg

Jak prozkoumat výtrysky na Enceladu?, 5.0 out of 5 based on 14 ratings
Pin It
(Visited 1 901 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (14 votes cast)
(Visited 1 901 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


7 komentářů ke článku “Jak prozkoumat výtrysky na Enceladu?”

  1. Kamil napsal:

    Na jakou vzdálenost dokážou detekovat? Od Země to asi nepůjde, že?

    • Dušan Majer napsal:

      Ono to hodně souvisí s rozlišením. Čím jsme dál, tím klesá rozlišovací schopnost. Od Země bychom třeba dokázali změřit spektrum celého měsíce a nikoliv puklin, odkud tryskají gejzíry.

  2. Jirka napsal:

    Když detekují alkohol, bude to znamenat, že je tam živo?

    • Dušan Majer napsal:

      Abych zachoval vtipnou notu, tak můžu říct, že pokud detekují metanol, tak tam bude slepo 🙂

      • tonda napsal:

        Také zachovám vtipnou notu,Když si řekneme voda,vodka,vodička,zlatá střední cesta!Při jaké teplotě mrzne vodka?A myslím,že by to v některých nejmenovaných státech odůvodnilo vyšší náklady na let člověka na úkor levných automatů!Ten důvod by mohl uvolnit finance na rozpočet!!

  3. Alois napsal:

    Je to maličký měsíc, řekl bych měsíček, 500 km v průměru, bez atmosféry, gravitace 2% Zemské. Vesmír není k životu tak přívětivý jako povrch Země, kde je v každé louži a tento měsíček je v kosmickém měřítku maličkou polozamrzlou louží.

    • Racek napsal:

      Asi tak to je. Ten měsíček je příliš malý na to, aby se tam udrželo dostečně stabilní prostředí po ddostatečně dlouhou dobu, což je pro vývin života nutný. Navíc řada faktorů, které k vývinu života na zemi přispěky, zde chybí .. třeba sopky, atmosféra, bombardování biosféry kometami atd. což jsou faktory přinášející prvky sloučeniny tvořící základ pozemských organismů.
      No, je moc věcí, co se už nedozvím.

Zanechte komentář