science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Waarom Cassini crashte:de ijzige maan Enceladus ten koste van alles beschermen

Cassini duikt tussen Saturnus en de binnenste ring van de planeet in deze scène uit de korte film "NASA at Saturn:Cassini's Grand Finale" van het ruimteagentschap NASA/JPL-Caltech

Om precies 4:55:46 uur PDT (7:55:46 uur EDT) op 15 september, NASA ontving de laatste uitzending van het Cassini-ruimtevaartuig. Dit betekende maar één ding:de baanbrekende missie van Saturnus was ten einde - het ruimtevaartuig was de bovenste atmosfeer van Saturnus tegengekomen en, 45 seconden later, het verbrandde als een kunstmatige meteoor veroorzaakt door de intense hitte van het raken van de atmosfeer op 75, 000 mijl (120, 700 kilometer) per uur.

"Dit is het laatste hoofdstuk van een geweldige missie, maar het is ook een nieuw begin, " zei Thomas Zurbuchen, associate administrator voor NASA's Science Mission Directorate op het NASA-hoofdkwartier in Washington, in een verklaring van 15 september. "Cassini's ontdekking van oceaanwerelden bij Titan en Enceladus veranderde alles, onze opvattingen over verrassende plekken om te zoeken naar potentieel leven buiten de aarde door elkaar heen schudden."

Na 22 gedurfde duiken te hebben gemaakt door de ongeveer 1, 200 mijl (1, 931 kilometer) opening tussen de planeet en de binnenste ring, Cassini's Grand Finale was in staat om baanbrekende wetenschap te doen in een ruimtegebied waar nog nooit eerder een ruimtevaartuig is geweest. Maar de Grand Finale was precies dat - de laatste daad van zijn 13 jaar verkenningstocht in het Saturnus-systeem.

Cassini had bijna geen brandstof meer, en missiemanagers wilden zoveel mogelijk wetenschap uit de ervaren sonde halen terwijl ze de manen van Saturnus beschermden. De enige manier om ze echt te beschermen was om Cassini van de hand te doen door het in Saturnus te vliegen. de baanbrekende missie een vurig afscheid geven.

"Dit stond al die tijd in het plan, " zegt Linda J. Spilker, Cassini-projectwetenschapper die werkt bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, en heeft vanaf het begin met Cassini samengewerkt. "We wisten dat de missie moest eindigen, en we hebben onze brandstof zorgvuldig gebudgetteerd tot de noordelijke zomerzonnewende van Saturnus in mei 2017."

Maar waar proberen wetenschappers deze manen tegen te beschermen? In principe, bacterieën; bacteriën van de aarde die mogelijk meeliften op het Cassini-ruimtevaartuig.

"Tenacious" bacteriën en de angst voor besmetting

Hoewel Cassini in 1997 werd gelanceerd, bijna 20 jaar in de leegte doorgebracht, ijskoud, door straling gewassen diepten van de ruimte, reizen naar Saturnus en 13 jaar in een baan eromheen, sommige bacteriën "kunnen vasthoudend zijn, " zegt Larry Soderblom, een interdisciplinaire wetenschapper met de Cassini-missie. "We moeten ervoor zorgen dat we geen van dit soort aardse bacteriën achterlaten op deze veelbelovende manen."

Internationale overeenkomsten regelen planetaire beschermingsmaatregelen die door ruimteagentschappen moeten worden genomen. Hoewel planetaire bescherming gedachten kan oproepen om de aarde te beschermen tegen plunderende buitenaardse insecten, er wordt veel moeite gedaan om te beschermen ander werelden van ons bacteriën. Toevallig zijn Enceladus en Titan bijzonder interessante manen die bewoonbaar kunnen zijn voor buitenaards leven, dus het zou jammer zijn als onze bacteriën deze omgevingen zouden binnendringen.

Tijdens zijn missie bij Saturnus, Cassini ontdekte waterpluimen die vanaf de ijzige maan Enceladus de ruimte in werden geblazen. Nader onderzoek van deze pluimen, afkomstig van geisers die uit polaire spleten in de ijskorst van Enceladus ontploffen, onthulde dat dit water uit een warme ondergrondse zoute oceaan kwam en dat het water doorspekt was met koolwaterstoffen en ammoniak, of "veel van de ingrediënten die het leven nodig zou hebben als het in zo'n omgeving zou beginnen, "Soderblom vertelt HowStuffWorks.

Wetenschappers hebben een dieper inzicht gekregen in de "tijgerstreep"-spleten in de ijzige korst van Saturnusmaan Enceladus, afgebeeld in deze samengestelde afbeelding van twee foto's met dank aan Cassini. Cassini Imaging Team/SSI/JPL/ESA/NASA

Dus, het nachtmerriescenario zou zijn dat, als Cassini alleen maar zonder brandstof zou komen te zitten en ongecontroleerd rond het Saturnus-stelsel zou draaien, er zou een kleine kans zijn dat het in de toekomst tegen Enceladus zou kunnen botsen en eventuele liftende microben aan boord zouden zich kunnen vestigen in deze oceaan die onder de dunne korst ligt.

"We proberen ruimtevaartuigen te steriliseren zodat ze geen ziektekiemen van de aarde dragen, ", zegt Soderblom. "Maar we kunnen dat niet grondig genoeg doen zodat we het ruimtevaartuig veilig kunnen weggooien in een van deze buitenaardse werelden die we op een dag misschien willen verkennen voor bewoonbaarheid en op zoek naar leven - we willen niet ontdek het leven dat wij daar gebracht!"

Titan was een andere zorg. De grootste maan van Saturnus is ook de enige maan in het zonnestelsel met een eigen atmosfeer. Maar deze atmosfeer is als niets dat we op aarde ervaren. Te koud voor vloeibaar water, de enige vloeistof op Titan is in de vorm van methaan - elk water is bevroren rotsvast. Hoewel deze wereld heel vreemd is, het heeft enkele overeenkomsten met de atmosferische processen van de aarde. In plaats van water, vloeibaar methaan valt als regen, creëert rivieren die in het koolwaterstofrijke oppervlak snijden, die op hun beurt valleien maken, en mondt uit in uitgestrekte meren met vloeibaar methaan.

Titan passeert voor Saturnus en zijn beroemde ringen op deze foto gemaakt door het Cassini-ruimtevaartuig. NASA/JPL-Caltech

Titan verbergt ook een geheim onder het oppervlak. Na zijn vele flyby's van de maan, Cassini ontdekte dat het ook een ondergrondse oceaan van vloeibaar water herbergt, alleen veel dieper dan de oceaan van Enceladus. Astrobiologen zijn enthousiast over de mogelijkheid van exotische vormen van 'methaanleven' op het oppervlak van Titan, maar het is nog een andere maan in het buitenste zonnestelsel met een oceaan van vloeibaar water die mogelijk bewoonbaar is voor het leven zoals wij dat kennen. Hoewel aardachtige microben "niet zo gelukkig zouden zijn" op het oppervlak van Titan, Spilker zegt dat het het ondergrondse water is dat we willen voorkomen dat het verontreinigd wordt.

In 2005, echter, de Europese Huygens-sonde landde op het oppervlak van de maan. Meeliften op Cassini sinds de lancering als onderdeel van de gezamenlijke Cassini-Huygens-missie van NASA/ESA/Italiaanse ruimtevaartorganisatie, Huygens maakte zich los, kuste naar de maan en daalde af door zijn kenmerkende dikke gele waas. Maar als we al een sonde hebben gestuurd, waarom zou je je zorgen maken om het te besmetten met Cassini?

"Toen we de Huygens-sonde op Titan landden, wij hadden geen idee wat we aan de oppervlakte zouden vinden, dus het waren echt de ontdekkingen van Huygens en Cassini die leidden tot deze nieuwe [planetaire bescherming] vereisten, " zegt Spilker. "Ook, Titan is niet in dezelfde klasse als Enceladus voor planetaire bescherming."

Om naar Enceladus te gaan, voegde ze eraan toe, elke lander zou heel schoon moeten zijn omdat vloeibaar water in contact komt met het ijzige oppervlak van de maan, dus besmetting van de ondergrondse oceaan zou een zeer reële mogelijkheid zijn. de oceaan van Titan, anderzijds, is diep en lijkt niet in contact te zijn met het oppervlak, dus "dit plaatst [Titan] in een andere categorie, " zegt Spilker. "Hoewel er nog steeds wordt gezorgd voor Titan, het is echt Enceladus waar we ons het meest zorgen over maken."

Crashen of niet crashen

Eerdere ruimtemissies hebben een verscheidenheid aan maatregelen genomen om het risico van besmetting van veelbelovende manen en planeten te vermijden, zegt Soderblom. "De Voyagers die we hebben vernietigd door ze uit het zonnestelsel te werpen, het Galileo-ruimtevaartuig werd verbrand in de atmosfeer van Jupiter. Het Mars-ruimtevaartuig was extra, extra zorgvuldig ontsmet, en dat is een erg duur proces om door te gaan, zodat je het ruimtevaartuig [op het oppervlak van de planeet] veilig kunt verlaten."

En met Cassini, er lagen verschillende opties op tafel om een ​​botsing met Enceladus of Titan te voorkomen, vooral eerder in de missie.

"In 2009 en 2010 we hadden genoeg brandstof om misschien vertrekken het Saturnus-systeem en ga naar Jupiter. We hadden zelfs naar Uranus kunnen gaan, " herinnert Spilker zich. Echter, om naar Uranus te gaan, het heeft misschien 20-30 jaar geduurd en missieplanners besloten dat Cassini toch echt voor het Saturnus-systeem was ontworpen, dus besloten ze te blijven.

Om het innerlijke Saturnus-systeem te vermijden, ze overwogen ook om Cassini op zeer brede banen te sturen, goed uit de buurt van de manen blijven. In dit scenario, toen het ruimtevaartuig geen brandstof meer had, het zou voor altijd in een houdbare baan rond Saturnus blijven als een nieuwe kunstmatige satelliet zelf.

"We hebben ook gekeken naar een mogelijke crash in Mimas of een van de andere manen, " voegt Spilker toe. "Dat zou een behoorlijke manier zijn geweest om [de Cassini-missie] te beëindigen door een nieuwe krater te maken!"

Maar toen ze zich realiseerden dat ze Cassini door de ringen van Saturnus konden sturen door de zwaartekracht van Titan te gebruiken om de sonde om te leiden, die optie werd de duidelijke koploper. "Er was niet veel discussie voor nodig, want vliegen door deze regio zou ons gloednieuwe wetenschap opleveren - het is alsof je een nieuwe missie hebt, ’, legt Spilker uit.

Hoewel de as van Cassini nu door de atmosfeer van Saturnus wordt verspreid, een deel van de planeet zelf worden, zijn erfenis zal de komende decennia voortleven, en Enceladus wacht op de volgende missie van de mensheid, wanneer dat ook mag zijn. Cassini deed het grondwerk, het ontdekken van ondergrondse oceanen en bewoonbare omgevingen op wat ooit werd beschouwd als een verzameling dode en kale manen. Nutsvoorzieningen, Cassini-missiewetenschappers willen teruggaan en direct op zoek gaan naar leven, misschien zelfs het terugbrengen van monsters van Enceladus naar de aarde.

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Waarom vallen mensen steeds uit?
  2. Projectideeën voor biotechnologie
  3. Wat zijn de tien kenmerken van levende organismen?
  4. Wat is de subeenheid van DNA genaamd?
  5. Celwand: definitie, structuur en functie (met diagram)
  6. Waarom zijn botten belangrijk voor het lichaam?
  7. Hoe gentherapie werkt
  8. De voordelen en nadelen van het Bacillus-expressiesysteem
  9. Een celmodel maken Styrofoam Ball

Wetenschap