Una posible variante de la actividad hidrotermal en la visión del artista.Desde que
la sonda
de Cassini entró en el sistema de Saturno y comenzó a estudiar sus lunas, Encelado se ha convertido en el tema principal de estudio. Cuando la sonda descubrió fuentes de agua y moléculas orgánicas en erupción en la región del polo sur del planeta, los científicos comenzaron a sugerir que podría existir un océano cálido debajo de la superficie de Encelado, como Europa, el satélite de Júpiter y otros cuerpos del sistema solar.
En el futuro, la NASA espera enviar otra misión a este sistema para explorar mejor estas fuentes y las entrañas de Encelado. Esta misión probablemente incluirá una nueva herramienta que se anunció recientemente: el Instrumento de Fundamentos de Vida del Subladímetro Encelado (SELFI). La herramienta fue propuesta por un equipo del Centro de Vuelo Espacial Goddard, y recientemente recibió apoyo para un mayor desarrollo.
Antes de la misión Cassini, los científicos creían que la superficie de Encelado estaba dura y congelada. Sin embargo, los datos de Cassini mostraron pequeñas fluctuaciones en la órbita de la luna, lo que indica la presencia del océano subglacial. Al igual que en Europa, esto se debe a las fuerzas de marea que deforman la corteza, lo que crea suficiente calor para mantener el agua líquida en su interior. Alrededor del polo sur, el hielo se está agrietando debido a esto.
Una variante de la estructura interna de Encelado en la visión del artista, que demuestra cómo la actividad hidrotermal puede conducir a la erupción de agua en la superficie de la luna.La misión de Cassini también encontró fuentes en erupción de cientos de grietas diferentes, escupiendo partículas de hielo, vapor de agua, dióxido de carbono, metano y otros gases al espacio. Para un estudio más detallado de ellos, la NASA ha desarrollado instrumentos suficientemente ambiciosos que funcionarán a frecuencias milimétricas o de radio, determinando la composición de las fuentes y estudiando el océano interno de Encelado.
Según el supervisor de SELFI, Gordon Chin, el proyecto representa una mejora significativa en la precisión sobre los dispositivos de frecuencia submilimétricos existentes. Después del despliegue, medirá rastros de productos químicos en fuentes de agua y partículas de hielo que periódicamente salen de las grietas en el sur de Encelado, también conocidas como "rayas de tigre". Además de estudiar la composición química del océano, esta herramienta responderá a la pregunta de la posible presencia de vida en él.
En la Tierra, los manantiales hidrotermales albergan ecosistemas prósperos e incluso se consideran algunas de las
fuentes de vida en la Tierra . Por lo tanto, los científicos desean estudiar la actividad hidrotermal en lunas como Encelado, porque representan la ubicación más probable de vida extraterrestre en el sistema solar. Como Chin señaló en un comunicado de prensa de la NASA:
Las longitudes de onda submilimétricas que se encuentran dentro del rango de radio de alta frecuencia nos brindan una forma de medir la cantidad de moléculas diferentes en un gas frío. Podemos escanear todas las fuentes y descubrir qué sale de Encelado. El vapor de agua y otras moléculas pueden revelar parcialmente la composición química del océano y sugerir la mejor manera para que una nave espacial vuele a través de las fuentes para medir directamente otros indicadores.
"Rayas de tigre" en Encelado, fotografiado por una sonda CassiniMoléculas como el agua, el dióxido de carbono y otros elementos emiten ondas de radio de cierta frecuencia, a las cuales los espectrómetros submilimétricos son sensibles. Las líneas espectrales están bien separadas, y la intensidad de su emisión hace posible evaluarlas numéricamente. En otras palabras, instrumentos como SELFI no solo podrán determinar la composición química del océano interno de Encelado, sino que también medirán la cantidad de estas sustancias.
Durante décadas, los espectrómetros se han utilizado en la investigación espacial para medir las composiciones químicas de planetas, estrellas, cometas y otros fines. Recientemente, los científicos comenzaron a tratar de obtener los espectros de planetas distantes para determinar la composición química de sus atmósferas. Esto es importante cuando se buscan exoplanetas potencialmente habitados, porque para la vida que conocemos se requiere vapor de agua, nitrógeno y oxígeno.
El escaneo en el rango submilimétrico es un proceso relativamente nuevo, ya que los instrumentos sensibles son complejos y difíciles de fabricar. Pero con fondos de la NASA, Chin y sus colegas aumentan la sensibilidad del instrumento con un amplificador diseñado para una señal de 557 GHz. Esto permitirá que SELFI detecte incluso pequeñas trazas de agua y gases provenientes de la superficie de Encelado.
Otras mejoras incluyen un sistema de procesamiento de datos más eficiente en energía y flexible, así como un sofisticado espectrómetro digital de radiofrecuencia. Esto incluirá un circuito programable de alta velocidad que convierte los datos de radiofrecuencia en señales digitales, que luego pueden analizarse para medir la cantidad, temperatura y velocidad del gas en las fuentes de Encelado.
Resultados probables de la espectroscopía de una de las fuentes de Encelado. Este es un ejemplo de los datos que puede producir el telescopio James Webb.Las mejoras permitirán a SELFI detectar y analizar simultáneamente 13 tipos diferentes de moléculas, incluidos diferentes isótopos de agua, metano, amoníaco, ozono, peróxido de hidrógeno, dióxido de azufre, cloruro de sodio (es decir, sal). Chin cree que el equipo puede resolver la herramienta para que sea útil no solo en Encelado, sino también en otras misiones futuras. "SELFI es un nuevo dispositivo", dice. "Y esta es una de las herramientas submilimétricas más ambiciosas".
Por ejemplo, hace varios años, los científicos descubrieron fuentes que emanan de la superficie de Europa. Y aquí esta actividad se considera el resultado de procesos geotérmicos que envían fuentes de agua tibia desde las entrañas del océano interno de la luna a la superficie. La NASA ya está planeando analizar estas fuentes y fuentes de Encelado usando el Telescopio Espacial James Webb, que se pondrá en servicio en 2019.
Otra posibilidad es equipar la estación interplanetaria
Europa Clipper , que se está preparando para lanzarse en algún lugar entre 2022 y 2025 con un instrumento como SELFI. Un espectrómetro ya está solicitando el kit de herramientas de la estación, pero un dispositivo mejorado para trabajar en frecuencias submilimétricas y de radio puede permitir un estudio más exhaustivo de las fuentes de Europa. Estos datos pueden resolver un debate durante muchas décadas sobre si sus entrañas son capaces de soportar la vida.
En las próximas décadas, una de las mayores prioridades en la exploración espacial será el estudio de los mundos oceánicos del sistema solar en busca de rastros de vida. Con este fin, la NASA y otras agencias espaciales están desarrollando las herramientas necesarias que pueden detectar indicadores químicos y biológicos. Ya en la próxima década puede resultar que la vida en la Tierra no es una excepción, sino parte de la regla.