تحقيقات الكواكب المستقبلية يمكن أن تتعلم من كاسيني

تركيبة مياه غير عادية في قمر ساتورن فيبي تعني أن المركبة الفضائية في المستقبل يجب أن تكون متنبهة لنسب مياه مختلفة عن تلك التي اعتدنا عليها على الأرض.

كانت هذه الصورة المركبة لقمر زحل فيبي من مركبة الفضاء كاسيني في 11 يونيو 2004.
ناسا / مختبر الدفع النفاث - Caltech

يحتوي قمر زحل على مياه تخرج حرفيًا من هذا العالم ، مما يدل مرة أخرى على أن تصميم المركبة الفضائية المستقبلية سيحتاج إلى المرونة في البحث عن الماء والحياة.

باستخدام طريقة جديدة لقياس وفرة النظائر ، وجد العلماء نسبة غير عادية من الديوتيريوم إلى الهيدروجين (D / H) في الماء في القمر الزحل فيبي. الديوتيريوم هو نظير للهيدروجين ، بينما يحتوي الهيدروجين على بروتون واحد فقط ، وللديوتريوم نيوترون واحد أيضًا.

تُظهر النتائج ، المستندة إلى بيانات من مطياف الخرائط المرئية والأشعة تحت الحمراء (VIMS) الخاص بمركبة كاسيني الفضائية ، أنه على الرغم من أن حلقات زحل ومعظم أقمارها لها نسب D / H شبيهة بالأرض ، فإن قمر فيبي بعيد المنال. ، عرض نسبة أعلى من أي كائن آخر معروف في النظام الشمسي. المعنى الضمني هو أن فيبي ربما تكونت في منطقة مختلفة عن حي زحل. ونظرًا لأن النماذج تشير إلى أن نسب D / H تميل إلى أعلى في المناطق البعيدة للنظام الشمسي ، فربما تكون فيبي قد نشأت بعد زحل ثم انتقلت إلى موطنها الحالي.

في حين أن اكتشاف كاسيني مدهش في حد ذاته ، فإنه يظهر أيضًا الحاجة إلى وجود أدوات قابلة للتكيف على متن مركبة فضائية مستقبلية ستنظر إلى المياه في أجسام النظام الشمسي. مثال على ذلك هو أوروبا كليبر ، التي من المتوقع أن تطير إلى القمر كوكب المشتري أوروبا في 2020s ، طالما استمر تمويل ناسا لفترة طويلة بما يكفي لرؤيتها من خلال مراحل البناء والإطلاق.

سيحمل Clipper جهاز قياس مطياف التصوير لأوروبا (MISE) - وهو مطياف التصوير بدقة أفضل من جهاز VIMS الخاص بـ Cassini. ستقوم الأداة بفحص سطح Europa لمعرفة ما إذا كان يمكن أن يدعم الحياة ، والبحث عن الأحماض الأمينية الرئيسية مثل leucine ، التي تشارك في عملية التخليق الحيوي للبروتينات. سوف يبحث أيضًا عن المواد العضوية ، والسيليكات المعدلة ، والمركبات الأخرى ذات الصلة بالتحقيقات في علم الأحياء الفلكي. يقول الباحث المشارك في MISE ، روجر كلارك (معهد علوم الكواكب) ، الذي قاد أيضًا دراسة فيبي التي نُشرت في 29 نوفمبر في إيكاروس ، إن كليبر يجب أن يكون قادرًا على إيجاد اكتشافات مشابهة لكاسيني عند قياس نسبة D / H في أوروبا.

تبحر مهمة Europa Clipper المخططة لناسا على السطح الجليدي لقمر كوكب المشتري Europa في هذا الرسم التوضيحي.
NASA

يقول كلارك في رسالة بريد إلكتروني: "لدى Clipper الأجهزة اللازمة لإجراء القياسات". "ومع ذلك ، نحتاج إلى القيام بعمل معمل لمعايرة تواقيع الديوتيريوم للمركبات الموجودة في أوروبا ، بما في ذلك الأحماض والأملاح." يقول كلارك إن MISE لن يحتاج إلى أي تغييرات في التصميم في ضوء اكتشاف Cassini الجديد.

يقول الباحث الكيميائي الجيولوجي ويليام ميناريك (جامعة ماكجيل) الذي يوضح أنه يدرس الطلاب حول النظائر المستقرة والأقمار الجليدية أن التدرج في قياسات D / H في الكواكب والأقمار بينما ينتقل المرء بعيدًا إلى النظام الشمسي ليس له تأثير مثير على كليبر. ، لكنه لا يعتبر نفسه خبيرًا في هذا المجال.

تشير قياسات الأقمار المختلفة حتى الآن إلى أن نسب D / H الفردية تحددها أنواع الأجسام الصغيرة - المذنبات والكويكبات - التي تحطمت معًا وتلتحم في هذه الأجسام الكبيرة "، مما يعكس فوضى المراحل الأخيرة من تكوين الطاقة الشمسية النظام ، "يقول في رسالة بريد إلكتروني.

الوجبات السريعة الكبيرة هي أن الطريقة التي يتشكل بها قمر معين تعتمد على مصدر المواد. يقول ميناريك إن قياسات كليبر للتكوين النظري لأقمار كوكب المشتري الجليدية - إما عن طريق التحليل الطيفي الانعكاسي للعديد من الأقمار ، أو عن طريق القياسات المباشرة لمواد أوروبا - قد تساعد في الإجابة على هذا السؤال.

"الأقمار الرئيسية لكوكب المشتري من المحتمل أن تكونت في نفس المكان في سديم كوكب المشتري ، والداخلية لزحل" ، كما يقول. "قيمة D / H بين قيمة الكويكبات وأقمار زحل من شأنه أن يعزز الاتجاه". على الرغم من أنه قد يكون لكل قمر تاريخ تشكيل فريد ، يضيف.

يقول ميناريك إن بعض أجزاء الإجابة حول ما إذا كانت فيبي فريدة من نوعها وكيف يمكن مقارنة نسب D / H للكائنات المختلفة في النظام الشمسي من مهام أخرى. تقوم كل من مهمتي Hayabusa 2 و Osiris-REX بدراسة الكويكبات الحاملة للمياه وتهدف إلى إعادة العينات إلى الأرض ، حيث سيقوم الباحثون بفحص نظائر الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك ، يشتمل James Webb Space Telescope ، المقرر إطلاقه في عام 2021 ، على أدوات قادرة على قياسات D / H ومن المقرر بالفعل مراقبة يوروبا وإنسيلادوس في أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة المدى.

مرجع:

RN كلارك وآخرون. "النسب النظرية لعصابات زحل والأقمار الصناعية: الآثار المترتبة على أصل الماء وفويب". إيكاروس . 29 نوفمبر 2018.