C'è anche la missione Dragonfly proposta dalla NASA che volerà su Titano e studierà la sua atmosfera, i laghi di metano e la ricca chimica organica che si verifica sulla sua superficie. Ma forse la destinazione più avvincente è Encelado e gli incantevoli pennacchi che emanano dalla sua regione polare meridionale.

Da quando la missione Cassini ha osservato da vicino questi pennacchi, gli scienziati hanno desiderato inviare lì una missione robotica per campionarli, che sembrano contenere tutti gli ingredienti per la vita. Non è così facile come sembra e non vi è alcuna indicazione che volando attraverso i pennacchi si otterranno campioni intatti.

In un recente articolo pubblicato su Meteoritics &Planetary Science , i ricercatori dell'Università del Kent hanno esaminato come la velocità di un veicolo spaziale in transito (e il conseguente shock dell'impatto) potrebbe influenzare in modo significativo la sua capacità di campionare acqua e ghiaccio all'interno dei pennacchi.

La ricerca è stata condotta dal Prof. Mark Burchell e dalla Dott.ssa Penny Wozniakiewicz (professore emerito e docente senior di scienze spaziali) del Centro di astrofisica e scienze planetarie (CAPS), parte della Scuola di fisica e astronomia dell'Università di Kent, Regno Unito

Il loro lavoro potrebbe avere implicazioni significative per le missioni sugli Icy Ocean Worlds (IOW), corpi nel sistema solare esterno composti prevalentemente da acqua ghiacciata e sostanze volatili con oceani al loro interno. Questi corpi sono diventati di crescente interesse per gli scienziati poiché è possibile che alcuni di essi possano sostenere la vita.

Il termine "Ocean Worlds" è diventato comune negli ultimi anni poiché il numero di potenziali candidati per l'esplorazione è aumentato. Da quando le sonde Voyager hanno attraversato il sistema nel 1979, gli scienziati hanno ipotizzato la possibilità di un oceano interno all'interno di Europa in base alle sue caratteristiche superficiali. Ciò includeva macchie di "terreno giovane" accanto a terreno più vecchio e craterizzato, indicativo di scambi regolari tra la superficie e l'interno. Le sonde Voyager hanno notato un terreno simile su Encelado quando hanno superato Saturno nel 1980 e nel 1981 (rispettivamente).

Tuttavia, è stata la missione Cassini-Huygens a scoprire il vapore acqueo e le molecole organiche che fuoriescono dalla regione polare meridionale di Encelado nel 2004. Nel corso dei successivi 13 anni, l'orbiter Cassini ha condotto molti altri sorvoli della luna, fornendo ulteriori prove di un'orbita interna della Luna. oceano e una fonte di energia al confine tra nucleo e mantello.

Queste scoperte collocano Encelado tra i “mondi oceanici” che gli scienziati vogliono esaminare più da vicino con le missioni future. Ma a differenza di altri IOW, Encelado è particolarmente attraente per la natura dei pennacchi attorno al suo polo sud.

Anche se su Europa si verificano attività di pennacchi, queste sono più sporadiche e difficili da rilevare. A causa della maggiore gravità di Europa (~13% contro l'1% di quella terrestre), il vapore acqueo e il materiale ventilato non raggiungono così lontano nello spazio.

Come ha detto Burchell a Universe Today via e-mail, raccogliere campioni da questi pennacchi sembra relativamente semplice, almeno in teoria. "Come tutti gli IOW, ha un oceano interno con molta acqua. Ciò che c'è in quell'acqua è oggetto di molte speculazioni e interessi", ha detto. "E Encelado espelle pennacchi d'acqua nello spazio, rendendo molto più semplice qualsiasi missione spaziale che voglia campionare l'acqua:puoi semplicemente volare attraverso il pennacchio."

Tuttavia, nel campo della pratica (come sempre), le cose si fanno un po’ più complicate. A seconda della velocità con cui viaggia una missione, l’impatto che infliggerà al materiale del pennacchio varierà considerevolmente. Come spiega Burchell, ciò potrebbe mettere a repentaglio proprio i campioni che una missione stava cercando di ottenere:

"Il problema con la raccolta rapida di campioni è che sono stati fatti molti test con proiettili metallici e minerali, ma si sa meno sulla risposta delle sostanze organiche agli impatti ad alta velocità. I ​​legami nelle sostanze organiche si romperanno, ma a quanto velocità? E quali legami per primi? Quindi quello che si ottiene per l'analisi potrebbe non essere quello uscito da Encelado. Ma con quali pregiudizi? Comprenderlo è essenziale per qualsiasi raccolta di campioni di successo."

Secondo Burchell, modellare il modo in cui la velocità di un veicolo spaziale influenzerebbe la sua capacità di raccogliere campioni può essere realizzato in due modi. Da un lato c’è l’approccio della modellazione computerizzata, in cui i team si affidano a software avanzati per simulare gli impatti e misurare i risultati. L'altro è l'approccio "cinetico", che consiste nel sparare piccoli grani contro i bersagli alla giusta velocità e quindi misurare la forza dell'impatto. Burchell e il suo team preferiscono fare quest'ultima soluzione. "Nel nostro laboratorio ci piace sparare contro i bersagli", ha affermato.

I risultati hanno mostrato chiaramente che la velocità di raccolta è fondamentale per la raccolta dei campioni. Tuttavia, hanno anche scoperto che i risultati variano da un organismo all’altro. Burchell ha detto:

"Nell'orbita di un corpo piccolo come Encelado, è piuttosto basso. Ma per gli IOW più grandi, è maggiore. E entra semplicemente nel regime in cui lo shock del processo di impatto nella raccolta causa alterazioni sempre più gravi ai campioni." Se si effettua un sorvolo dell'IOW senza orbitarlo, si è di nuovo più veloci e i campioni subiscono uno shock maggiore. Ciò suggerisce che una raccolta orbitale a bassa velocità è la migliore per campioni non sottoposti a shock e minimamente elaborati progettare e limitare le altre attività scientifiche che potresti svolgere. È sempre un compromesso."

Senza il sistema solare, ci sono diversi corpi in cui l’acqua e altri composti volatili vengono scaricati dall’interno, un fenomeno noto come criovulcanismo. Questi corpi variano considerevolmente in termini di dimensioni e attrazione gravitazionale, dalla microgravità (meno o poco più dell'1%) di Mimas ed Encelado al circa 13%-15% di Europa, Titano e Ganimede. Di conseguenza, questi risultati potrebbero aiutare a orientare la progettazione di molte missioni di raccolta di campioni destinate agli IOW.