Există viață extraterestră pe satelitul Europa al planetei Jupiter? NASA și SpaceX au lansat o misiune pentru a afla răspunsul.

NASA și SpaceX au lansat misiunea Europa Clipper, cu scopul de a explora satelitul Europa al lui Jupiter, unul dintre candidații pentru existența vieții în sistemul nostru solar. Lansată pe 14 octombrie 2024, această misiune complexă utilizează tehnologia de la SpaceX pentru a transporta nava Europa Clipper către destinația sa, unde va studia potențialul de locuire al oceanelor subterane de pe această lună. Iată o privire detaliată asupra misiunii, a importanței sale și a aspectelor tehnice care fac această expediție una deosebit de inovatoare.

Satelit natural - Nu reprezintă o fotografie a satelitului Europa, dar este reprezentarea este asemănătoare - Imagine decorativă realizată digital de HD Satelit România

1. Context și istoric al misiunii Europa Clipper

Europa a devenit un punct central al explorărilor științifice în anii 1990, când datele colectate de sonda Galileo au indicat existența unui ocean sub stratul gros de gheață al acestui satelit. Apa subterană din Europa ar putea conține ingrediente necesare pentru viață, cum ar fi compușii organici și sursele de energie​. Aceste descoperiri au dus la dezvoltarea misiunii Europa Clipper, care a fost aprobată în 2015 și a primit sprijin guvernamental în cadrul planului NASA pentru explorarea oceanelor din afara Pământului.

Misiunea inițială a fost planificată pentru lansare pe o rachetă SLS (Space Launch System), însă din cauza întârzierilor și a alocării prioritare a acestei rachete pentru misiunile Artemis, NASA a optat pentru o lansare pe racheta Falcon Heavy a SpaceX. Această schimbare a permis o lansare mai devreme și a dus la o reducere a costurilor, deși a necesitat ajustarea traiectoriei misiunii​.

2. Obiectivele principale ale misiunii Europa Clipper

Europa Clipper are trei obiective principale:

• Determinarea grosimii stratului de gheață și a modului în care oceanul interacționează cu suprafața: Sonda va folosi un radar de penetrare a gheții pentru a analiza grosimea stratului de gheață și va evalua interacțiunile dintre suprafață și ocean, în special în zonele unde ar putea exista fracturi sau fisuri prin care apa să erupă.
• Investigația compoziției oceanului: Spectrometrele de la bord vor analiza compușii chimici din oceanul subteran, căutând ingrediente esențiale pentru viață, cum ar fi compușii organici.
• Studiul caracteristicilor geologice ale suprafeței și căutarea activităților recente: Europa Clipper va cartografia și analiza structurile de pe suprafața lui Europa, cum ar fi fisurile și crestele, pentru a înțelege mai bine evoluția geologică și a descoperi posibile indicii despre activitatea recentă a gheții și posibile erupții de apă​.
  

Aceste investigații vor oferi perspective asupra viabilității lui Europa ca loc de susținere a vieții, contribuind la eforturile viitoare de a descoperi viața extraterestră.

3. Tehnologia Europa Clipper

Sonda Europa Clipper este cea mai mare sondă planetară construită vreodată de NASA, cu o lungime de aproximativ 30 de metri, incluzând panourile solare. Panourile solare sunt proiectate să capteze și să folosească lumina solară slabă de la distanța lui Jupiter, având nevoie de o energie considerabilă pentru a susține funcționarea instrumentelor științifice. Aceasta va efectua 49 de survoluri apropiate ale lunii Europa, fiecare aducând-o la aproximativ 25 de kilometri de suprafață, oferind astfel o privire detaliată asupra caracteristicilor lunii.

Instrumente de cercetare

Europa Clipper este echipată cu un set avansat de nouă instrumente științifice, fiecare destinat să investigheze diferite aspecte ale lui Europa, satelitul înghețat al lui Jupiter. Aceste instrumente sunt proiectate pentru a studia oceanul subteran, structura de gheață și potențialul de a susține viața. Iată lista completă a celor nouă instrumente:

1. REASON (Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface) - Acest radar penetrant va scana stratul de gheață pentru a obține detalii despre grosimea și structura acestuia și pentru a detecta posibile bazine de apă subterane.

2. EIS (Europa Imaging System) - O cameră de înaltă rezoluție care va capta imagini detaliate ale suprafeței lui Europa, ajutând la cartografierea geologiei complexe a satelitului.

3. MISE (Mapping Imaging Spectrometer for Europa) - Acest spectrometru va analiza compoziția suprafeței pentru a căuta urme de compuși organici și sălinitatea apei, ambele esențiale pentru condițiile de viață.

4. UVS (Ultraviolet Spectrograph) - Instrumentul detectează lumina ultravioletă pentru a căuta dovezi ale vaporizării apei, precum și alte procese chimice care pot indica activitate biologică sau geologică.

5. E-THEMIS (Europa Thermal Emission Imaging System) - Un senzor termic care va identifica variațiile de temperatură de pe suprafața lui Europa, pentru a descoperi posibile erupții sau alte surse de căldură.

6. SUDA (Surface Dust Mass Analyzer) - Acest analizator de praf va studia compoziția particulelor de praf ejectate în spațiu, oferind indicii despre materialele de pe suprafața și din subsolul lui Europa.

7. PIMS (Plasma Instrument for Magnetic Sounding) - Acest instrument va măsura câmpurile magnetice din jurul lui Europa pentru a deduce structura oceanului subteran, inclusiv adâncimea și salinitatea acestuia.

8. MASPEX (Mass Spectrometer for Planetary Exploration/Europa) - Acest spectrometru de masă va analiza vaporii și particulele din exosfera lui Europa pentru a detecta compușii organici și alte gaze esențiale pentru viață.

9. ICEMAG (Interior Characterization of Europa using Magnetometry) - Acesta va măsura și analiza câmpul magnetic al lui Europa pentru a înțelege mai bine interacțiunile dintre ocean și câmpul magnetic al lui Jupiter​.

Fiecare dintre aceste instrumente va colecta date esențiale pentru a ajuta la evaluarea posibilității ca Europa să susțină viața, contribuind la planurile viitoare de explorare a acestui satelit promițător al lui Jupiter.

4. Traseul și timpul de călătorie

Europa Clipper a început o călătorie lungă și complexă către Jupiter, care implică utilizarea manevrelor de asistare gravitațională. Această tehnică presupune folosirea gravitației planetelor Marte și Pământ pentru a mări viteza sondei fără a consuma cantități semnificative de combustibil. În drumul său către Jupiter, sonda va efectua o manevră de asistare gravitațională cu Marte în 2025 și o alta cu Pământul în 2026. Această metodă permite economisirea de combustibil și asigură atingerea vitezei necesare pentru a traversa o distanță de aproximativ 2,9 miliarde de kilometri.

Asistarea gravitațională, sau efectul de praștie, este o tehnică folosită frecvent în misiunile spațiale pentru a economisi combustibil și pentru a ajusta viteza și direcția unei sonde. Prin apropierea de o planetă și folosirea atracției gravitaționale a acesteia, sonda poate fi accelerată și deviată în direcția dorită. În esență, nava preia o mică parte din impulsul gravitațional al planetei, ceea ce îi permite să-și mărească viteza fără a consuma energie proprie​.

Europa Clipper va folosi Marte și Pământul, ambele fiind planete mai apropiate de Soare decât Jupiter. Acest lucru este avantajos deoarece:

- Marte: Fiind o planetă relativ mică și mai puțin masivă, Marte va oferi un impuls inițial moderat care va ajuta sonda să ajusteze direcția și să-și mărească ușor viteza pentru a reveni către Pământ.

- Pământul: Manevra de asistare gravitațională efectuată cu Pământul va permite o accelerare semnificativă, deoarece atracția gravitațională a Pământului este mai puternică. Aceasta va crește dramatic viteza sondei, oferindu-i suficient impuls pentru a continua călătoria spre Jupiter​.

În cazul Europa Clipper, fiecare manevră este calculată pentru a beneficia de câmpul gravitațional al planetelor fără să îi încetinească viteza pe traiectoria dorită. Sonda își va ajusta viteza și traiectoria în funcție de distanța de fiecare planetă, precum și de viteza de rotație a acestora în jurul Soarelui. Astfel, pentru manevra de la Marte din 2025, sonda se va apropia la o distanță minimă stabilită pentru a obține un impuls necesar reîntoarcerii spre Pământ. În 2026, la o altă trecere pe lângă Pământ, va folosi atracția gravitațională mai puternică pentru a obține viteza necesară pentru a-și continua drumul către Jupiter, pe care îl va atinge în 2030​

Această metodă a fost folosită în mai multe misiuni interplanetare, inclusiv pentru Voyager, Cassini, și New Horizons. La fel ca acestea, Europa Clipper va beneficia de asistări gravitaționale pentru a-și îndeplini misiunea fără a depăși bugetul alocat și fără a compromite funcționarea echipamentelor sale. Acest traseu complex îi va permite să ajungă la destinație și să desfășoare cele 49 de survoluri planificate, oferind cercetătorilor informații esențiale despre condițiile de pe Europa.

Economisirea combustibilului este esențială pentru misiuni de acest tip, deoarece fiecare kilogram în plus de combustibil înseamnă o greutate mai mare la lansare, ceea ce crește costurile și complexitatea tehnică. În plus, sonda Europa Clipper va petrece aproximativ șase ani în călătorie, astfel încât reducerea consumului de combustibil îi va permite să aloce mai multe resurse pentru operarea instrumentelor științifice în timpul survolurilor asupra lui Europa.

5. Importanța descoperirilor și implicațiile pentru explorarea exobiologică

Misiunea Europa Clipper va juca un rol esențial în aprofundarea cunoștințelor despre condițiile care ar putea susține viața extraterestră, concentrându-se pe oceanele subterane ale lui Europa. Căutarea compușilor organici, precum moleculele de carbon sau aminoacizii, și identificarea altor elemente chimice fundamentale pentru viață, cum ar fi azotul, hidrogenul, și oxigenul, sunt aspecte centrale ale acestei misiuni.

Dacă Europa Clipper detectează aceste „ingrediente” necesare pentru viață, rezultatele ar putea confirma că Europa este un loc deosebit în sistemul solar. Constatările ar putea sugera că alte corpuri cerești, cum ar fi Enceladus sau Titan – lunile înghețate ale lui Saturn – ar putea de asemenea să aibă condiții similare, având oceane sub straturile lor de gheață. Astfel, misiunea are implicații mai largi, sugerând că în sistemul solar ar putea exista mai multe lumi care ar putea susține viața​.

În funcție de ce va descoperi Clipper, NASA ar putea să urmeze această misiune cu o expediție mai ambițioasă, una care ar include un lander. Un astfel de lander ar putea coborî direct pe suprafața lui Europa și să efectueze analize directe asupra gheții sau, în funcție de echipament, să sape prin gheață pentru a accesa apa de dedesubt. Acest lucru ar permite oamenilor de știință să analizeze probe și să caute urme chimice ale vieții, cum ar fi aminoacizii, care sunt elemente esențiale ale proteinelor și, implicit, ale vieții biologice.

Planurile pentru o misiune cu un lander au fost deja sugerate de NASA, dar succesul și descoperirile Europa Clipper vor stabili prioritățile și strategiile pentru aceste expediții viitoare. Un lander ar putea explora direct ghețurile sau fisurile lui Europa, locuri unde există șanse mai mari ca probele colectate să conțină semne de viață actuală sau trecută​.

Europa Clipper va încerca să stabilească dacă Europa dispune de energie chimică, cum ar fi reacțiile hidrotermale, necesare pentru menținerea unui ecosistem microbian, așa cum este cunoscut pe Pământ în zonele de adâncime oceanică. Căutarea dovezilor despre prezența metanului, un posibil indicator al activității biologice, va oferi perspective importante asupra posibilității ca această lună să fie locuibilă. În plus, analiza proceselor geologice care încălzesc interiorul lui Europa va oferi indicii despre sursele de căldură care pot crea medii favorabile vieții​.

Dacă Europa Clipper identifică elemente chimice și condiții care ar putea susține viața, această realizare ar putea deschide calea pentru viitoare misiuni interplanetare dedicate explorării oceanelor ascunse sub ghețurile altor luni. O misiune reușită către Europa ar putea contribui la dezvoltarea de tehnologii care să permită explorarea mediilor înghețate și potențial locuibile de pe alte corpuri cerești. Astfel, misiunea Europa Clipper reprezintă nu doar o incursiune științifică în căutarea vieții extraterestre, ci și un pas semnificativ în extinderea explorării spațiale dincolo de orbita Pământului și a sistemului nostru solar, în viitorul explorării umane și robotice.

Europa Clipper reprezintă un avans tehnologic major și un pas semnificativ către înțelegerea oceanelor extraterestre. Aceasta deschide ușa pentru viitoarele misiuni de explorare care ar putea să aducă noi răspunsuri la întrebarea fundamentală: „Suntem singuri în univers?” Cu o astfel de misiune, oamenii de știință așteaptă rezultate ce ar putea revoluționa concepțiile noastre despre condițiile în care viața ar putea apărea în spațiul cosmic.

6. NASA nu este singura agenție interesată de luna Europa

NASA nu este singura agenție care și-a manifestat interesul pentru explorarea lui Europa, deoarece Agenția Spațială Europeană (ESA) lucrează și ea la propria misiune dedicată studiului sateliților înghețați ai lui Jupiter. Misiunea ESA, numită JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), a fost lansată în aprilie 2023 și este programată să ajungă în sistemul lui Jupiter în 2031. Deși JUICE va explora în detaliu luni precum Ganymede și Callisto, misiunea include și studii preliminare asupra lui Europa. Aceste eforturi, complementare misiunii Europa Clipper, vor oferi o înțelegere mai completă a acestor lumi înghețate și a potențialului lor de a găzdui viață​.

JUICE va efectua zboruri apropiate de Europa, Callisto și Ganymede, concentrându-se în special pe Ganymede, cea mai mare lună a lui Jupiter și singura din sistemul solar despre care se știe că are propriul câmp magnetic. Studiile asupra lui Europa sunt deosebit de importante, deoarece ESA dorește să adune date despre interacțiunea dintre stratul de gheață și oceanul subteran. Deși JUICE nu va putea să se apropie de Europa la fel de mult ca Europa Clipper, care are survoluri dedicate, va efectua totuși un survol suficient de apropiat pentru a culege informații valoroase despre suprafața și atmosfera subțire a acesteia​.

Europa Clipper și JUICE se completează reciproc, fiecare dintre ele contribuind cu perspective unice la studierea sateliților înghețați. În timp ce Europa Clipper se va concentra pe analiza detaliată a compoziției chimice a lui Europa și pe determinarea potențialului acesteia de a susține viața, JUICE va furniza informații despre mediul înconjurător al lunilor înghețate, inclusiv despre radiațiile și câmpurile magnetice de pe Ganymede și Callisto. Datele colectate de JUICE ar putea, de asemenea, să ajute la calibrarea instrumentelor de pe Europa Clipper și să îmbunătățească interpretarea datelor științifice obținute de NASA​.

Misiunile Europa Clipper și JUICE marchează un nou capitol în explorarea sistemului solar exterior, având scopul de a investiga în mod direct dacă lunile înghețate ale lui Jupiter ar putea susține viața. Colaborarea indirectă dintre ESA și NASA ar putea să pună bazele unei colaborări mai extinse în viitoarele misiuni de explorare a altor corpuri cerești, cum ar fi lunile înghețate ale lui Saturn, cum ar fi Enceladus și Titan, care sunt, de asemenea, suspectate de a avea oceane subterane și potențial locuibile.

Aceste misiuni complementare aduc nu doar date importante, dar și sprijin internațional în explorarea spațiului, asigurând că în viitor se vor dezvolta instrumente și tehnologii noi pentru a înțelege mai bine condițiile și potențialul de locuire al lumilor din afara Pământului. Rezultatele obținute vor contura strategiile pentru explorarea interplanetară și, poate, într-o zi, pentru trimiterea unei misiuni cu echipaj uman către aceste lumi misterioase​.