Scienziati e ingegneri della NASA hanno concepito e pianificato di costruire un ambizioso strumento radio o submillimetrico per studiare la composizione dei geyser che emettono vapore acqueo e particelle ghiacciate dal polo sud della piccola luna di Saturno, Encelado.

Il team del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, ha recentemente ricevuto supporto per far progredire le tecnologie necessarie per il Submillimeter Encelado Life Fundamentals Instrument, o SELFI. Questo strumento di telerilevamento rappresenta un miglioramento significativo rispetto all'attuale stato dell'arte dei dispositivi a lunghezza d'onda submillimetrica, ha dichiarato il Principal Investigator di SELFI Gordon Chin.

SELFI è stato progettato per misurare tracce di sostanze chimiche nei pennacchi di vapore acqueo e particelle ghiacciate che emanano da fessure, noto anche come strisce di tigre, su Encelado, La sesta luna più grande di Saturno. Studiando i pennacchi, gli scienziati credono di poter estrapolare la composizione dell'oceano che si trova sotto la crosta ghiacciata della luna e il suo potenziale per ospitare la vita extraterrestre.

Encelado ha incuriosito gli scienziati da quando la missione Cassini della NASA, terminata di recente, ha scoperto i pennacchi che emettono continuamente particelle, vapore acqueo, diossido di carbonio, metano, e altri gas da circa 100 siti sulla superficie lunare. Sebbene gli scienziati inizialmente pensassero che Encelado fosse solido congelato, I dati di Cassini hanno rivelato una leggera oscillazione nell'orbita della luna che suggerisce la presenza di un oceano globale sotto il ghiaccio. Le forze di marea di Saturno sembrano tirare e spremere Encelado, generando abbastanza calore per trattenere il liquido dell'acqua all'interno e rompere il guscio ghiacciato. Questo forma fessure da cui getti d'acqua spruzzano nello spazio.

La domanda a cui gli scienziati in definitiva vogliono rispondere è se la vita esiste su Encelado o su altri mondi ghiacciati nel sistema solare esterno. Sul fondo degli oceani della Terra, le bocche idrotermali prosperano con la vita. Encelado ha calde bocche idrotermali sul fondo del suo oceano che potrebbero sostenere la vita?

"Lunghezze d'onda submillimetriche, che sono nella gamma di radio ad altissima frequenza, ci danno un modo per misurare la quantità di molti diversi tipi di molecole in un gas freddo. Possiamo esaminare tutti i pennacchi per vedere cosa esce da Encelado, " Chin ha detto. "Il vapore acqueo e altre molecole possono rivelare parte della chimica dell'oceano e guidare una navicella spaziale sul percorso migliore per volare attraverso i pennacchi per effettuare direttamente altre misurazioni".

"Come sintonizzare una stazione radio"

"Molecole come acqua e monossido di carbonio, e altri, sono come piccole stazioni radio che trasmettono su frequenze molto specifiche che dicono, 'Hey, sono acqua, sono monossido di carbonio, '" Mento ha continuato, aggiungendo che uno spettrometro submillimetrico sensibile a queste lunghezze d'onda è come sintonizzarsi su una stazione radio con uno specifico nominativo molecolare. "Le righe spettrali sono così discrete che possiamo identificare e quantificare le sostanze chimiche senza alcuna confusione, "aggiunse Paolo Racette, un ingegnere Goddard che funge da ingegnere capo dei sistemi dello sforzo.

Utilizzato nella scienza spaziale su tutte le lunghezze d'onda o bande di frequenza, gli spettrometri possono analizzare la composizione chimica dei gas e dei solidi nei pianeti, stelle, comete, e altri obiettivi, raccontando molto agli scienziati delle loro proprietà fisiche. La sintonizzazione sulla banda submillimetrica è relativamente nuova a causa della complessità della costruzione di strumenti sensibili al submillimetro.

Con i finanziamenti per la ricerca e lo sviluppo della NASA, Chin e il suo team stanno aumentando la sensibilità dello strumento con un amplificatore per aumentare il segnale nella regione intorno alla frequenza di 557 GHz che ha il segnale più forte dall'acqua. Ciò migliorerà la capacità di misurare quantità anche minimamente piccole di acqua e tracce di altri gas, anche alle basse temperature, ed esplorare l'intero sistema di bocche di superficie su Encelado, disse Racette.

Il team sta anche creando un sistema di elaborazione dati a radiofrequenza (RF) più efficiente dal punto di vista energetico e flessibile e un sofisticato spettrometro digitale per il segnale RF. Lo spettrometro digitale utilizzerà circuiti programmabili ad alta velocità per convertire RF in segnali digitali che possono essere analizzati per misurare le quantità di gas dei pennacchi, temperature, e velocità.

A causa di questi miglioramenti, SELFI sarà in grado di rilevare e analizzare contemporaneamente 13 specie molecolari, compresa l'acqua in varie forme isotopiche e il metanolo, ammoniaca, ozono, perossido di idrogeno, diossido di zolfo, e cloruro di sodio, la sostanza chimica del sale da tavola che rende salati gli oceani della Terra.

"SELFI è davvero nuovo, "Chino ha detto, aggiungendo che ritiene che il team possa sufficientemente migliorare lo strumento da proporre per una futura missione. "Questo è uno degli strumenti submillimetrici più ambiziosi mai costruiti."