Siitä lähtienCassini Enceladus on tullut merkittäväksi kiinnostuksen lähteeksi Saturnus-järjestelmään ja aloittanut kuiden tutkinnan. Kun koetin havaitsi kuun eteläisestä napa-alueesta purkautuvia vesi- ja orgaanisia molekyylejä, tutkijat alkoivat spekuloida, että Enceladuksella voi olla sisätiloissa lämminvesi-valtameri - aivan kuten Jupiterin kuu Europa ja muut aurinkokunnan elimet.
Jatkossa NASA toivoo lähettävänsä tähän järjestelmään uuden tehtävän tutkimaan tarkemmin näitä luttoja ja Enceladusin sisätiloja. Tehtävä sisältää todennäköisesti uuden instrumentin, jonka NASA on äskettäin ilmoittanut, joka tunnetaan nimellä Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Tämä väline, jonka NASA Goddardin avaruuslentokeskuksen ryhmä ehdotti, sai äskettäin tukea jatkokehitykseen.
Ennen Cassini Tutkijat ajattelivat, että Enceladusin pinta oli jäätynyt kiinteäksi. Kuitenkin, Cassini tiedot paljastivat hiukan heilutusta kuun kiertoradalla, mikä viittasi sisämeren läsnäoloon. Aivan kuten Europa, tämä johtuu vuorovesivoimista, jotka aiheuttavat taipumisen ytimessä, joka tuottaa tarpeeksi lämpöä nestemäisen veden pitämiseksi sisätiloissa. Eteläisen navan ympärillä tämä johtaa siihen, että jään murtuminen aukeaa ja muodostaa halkeamia.
Cassini Operaatio löysi myös noin 100 erilaisen halkeaman aiheuttamat palstat, jotka lentävät avaruuteen jatkuvasti jäisiä hiukkasia, vesihöyryä, hiilidioksidia, metaania ja muita kaasuja. Näiden tutkimiseksi tarkemmin NASA on kehittänyt joitain kunnianhimoisia instrumentteja, jotka tukeutuvat millimetriaalto- tai radiotaajuus (RF) -aaltoihin niiden koostumuksen määrittämiseksi ja lisätietoja Enceladun sisämerestä.
SELFI: n päätutkijan Gordon Chinin mukaan SELFI edustaa merkittävää parannusta nykyisiin submillimetrin aallonpituuslaitteisiin verrattuna. Käyttöönoton jälkeen se mittaa kemikaalien jälkiä vesipölyissä ja jäisissä puolueissa, jotka ajoittain esiintyivät Enceladusin eteläisissä halkeamissa, tunnetaan myös nimellä "Tiger Stripes". Sen lisäksi, että tämä instrumentti paljastaa valtameren kemiallisen koostumuksen, se osoittaa myös sen mahdollisuudet tukea elämää.
Maapallolla hydrotermiset tuuletusaukot asuvat kukoistavilla ekosysteemeillä, ja niiden epäillään jopa olevan paikka, jossa elämä ilmaantui ensimmäisen kerran maan päällä. Miksi tutkijat ovat niin innokkaita tutkimaan hydrotermistä aktiivisuutta Enceladusin kaltaisissa kuukuissa, koska nämä voisivat olla todennäköisin paikka löytää maan ulkopuolinen elämä aurinkokuntamme. Kuten Chin ilmoitti NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Submillimetrin aallonpituudet, jotka ovat erittäin korkeataajuisten radioalueiden välillä, antavat meille tavan mitata monien erityyppisten molekyylien määrät kylmässä kaasussa. Voimme skannata kaikki sukat läpi nähdäksesi mitä Enceladusta tulee ulos. Vesihöyry ja muut molekyylit voivat paljastaa osan valtameren kemiasta ja ohjata avaruusaluksen parhaalle reitille lentää putkien läpi muiden mittausten suorittamiseksi suoraan. "
Molekyylit, kuten vesi, hiilidioksidi ja muut elementit lähettävät erityisiä radiotaajuuksia, joille submillimetrispektrometrit ovat herkkiä. Spektririvit ovat hyvin erillisiä, ja niiden lähettämisen intensiteettiä voidaan käyttää niiden olemassaolon kvantifiointiin. Toisin sanoen sellaiset instrumentit, kuten SELFI, eivät pysty vain määrittämään Enceladun sisämeren kemiallista koostumusta, vaan myös näiden kemikaalien runsautta.
Spektrometrejä on käytetty vuosikymmenien ajan avaruustieteissä mittaamaan planeettojen, tähtijen, komeetojen ja muiden kohteiden kemiallisia koostumuksia. Viimeksi tiedemiehet ovat yrittäneet saada spektrit etäisiltä planeetoilta ilmakehänsä kemiallisen koostumuksen määrittämiseksi. Tämä on ratkaisevan tärkeää, kun etsitään potentiaalisesti asuttavia eksoplaneetteja, koska vesihöyry, typpi ja happikaasu tarvitaan kaikki elämää varten sellaisena kuin me sen tiedämme.
Skannausten suorittaminen submillimetrikaistalla on suhteellisen uusi prosessi, koska submimetrille herkät instrumentit ovat monimutkaisia ja vaikeita rakentaa. Mutta NASA: n tutkimus- ja kehitysrahoituksen avulla Chin ja hänen kollegansa lisäävät instrumentin herkkyyttä vahvistimella, joka lisää signaalin noin 557 GHz: iin. Tämän avulla SELFI pystyy havaitsemaan jopa vähäiset jäänteet vedestä ja kaasuista, jotka tulevat Enceladusin pinnalta.
Muita parannuksia ovat energiatehokkaampi ja joustavampi radiotaajuinen tietojenkäsittelyjärjestelmä sekä hienostunut digitaalinen spektrometri RF-signaalille. Jälkimmäisessä parannuksessa käytetään nopeaa ohjelmoitavaa piiristöä RF-datan muuntamiseksi digitaalisiksi signaaleiksi, joita voidaan analysoida kaasumäärien, lämpötilojen ja nopeuksien mittaamiseksi Enceladusen putkista.
Nämä parannukset antavat SELFI: lle samanaikaisesti havaita ja analysoida 13 erityyppistä molekyyliä, jotka sisältävät erilaisia veden, metanolin, ammoniakin, otsonin, vetyperoksidin, rikkidioksidin ja natriumkloridin (alias suola) isotooppeja. Enceladusin ulkopuolella Chin uskoo, että joukkue pystyy parantamaan riittävästi työkalua ehdotetuille tuleville operaatioille. "SELFI on todella uusi", hän sanoi. "Tämä on yksi kunnianhimoisimmista submillimetri-instrumenteista, mitä koskaan on rakennettu."
Esimerkiksi viime vuosina tutkijat ovat huomanneet pirteän aktiivisuutta, joka on tullut Europa-alueen pinnalta. Tässäkin toiminnassa uskotaan olevan tulosta geotermisestä aktiivisuudesta, joka lähettää lämpimän veden kuohuja kuuen sisämerestä pintaan. NASA toivoo jo tutkivansa näitä ja Enceladussa sijaitsevia tilavuuksia James Webbin avaruusteleskoopilla, joka otetaan käyttöön vuonna 2019.
Toinen mahdollisuus olisi varustaa ehdotettu Europa Clipper - jonka on tarkoitus käynnistää vuosina 2022 - 2025 - sellaisella välineellä kuin SELFI. Tämän koettimen instrumenttipaketti vaatii jo spektrometriä, mutta parannettu submillimetrin aalto- ja RF-laite voisi antaa mahdollisuuden tarkastella yksityiskohtaisemmin Euroopan piikkejä. Nämä tiedot voivat puolestaan ratkaista vuosikymmeniä kestäneen keskustelun siitä, kykenevätkö Europain sisätilat tukemaan elämää.
Tulevien vuosikymmenien aikana yksi avaruustutkimuksen suurimmista painopistealueista on tutkia aurinkokunnan ”valtamerten maailmoja” elämän merkkejä varten. NASA ja muut avaruusjärjestöt pyrkivät näkemään tämän läpi kiireellisesti tarvittavien välineiden kehittämiseksi kaikkien kemiallisten ja biologisten indikaattorien tukahduttamiseksi. Kymmenen vuoden kuluessa, onneksi, saatamme vain huomata, että elämä maapallolla ei ole poikkeus, vaan osa suurempaa normia.
