Kako će Europa Clipper snimati ledeni mjesec

Europa Clipper je prije nekoliko dana poletio raketom SpaceX Falcon Heavy u misiju koja će izbliza pogledati ledenu površinu Jupiterovog mjeseca Europe. Za pet godina letjelica će posjetiti Mjesec na kojem se nalazi vodeni ocean prekriven ledenom ljuskom. Misija letjelice je naučiti više o sastavu i geologiji Mjesečeve površine i unutrašnjosti te procijeniti njegov astrobiološki potencijal.

Znanstvenik-istraživač Odjela za Zemlju, atmosferske i planetarne znanosti na Institutu tehnologije u Massachusettsu MIT Jason Soderblom, suistraživač je na dva instrumenta svemirske letjelice: Europa Imaging System i Mapping Imaging Spectrometer za Europu. Tijekom proteklih devet godina, on i njegovi kolege iz tima izrađivali su instrumente za snimanje i mapiranje kako bi detaljno proučavali površinu Europe kako bi stekli bolje razumijevanje prethodno viđenih geoloških obilježja, kao i kemijskog sastava prisutnih materijala. Ovdje opisuje primarne planove i ciljeve misije.

Pitanje: Što trenutno znamo o površini Europe?

Odgovor: Znamo iz podataka misije NASA Galileo da je površinska kora relativno tanka, ali ne znamo koliko je tanka. Jedan od ciljeva misije Europa Clipper je izmjeriti debljinu te ledene ljuske. Površina je izrešetana pukotinama koje ukazuju na to da tektonizam aktivno ponovno izranja Mjesec. Njegova se kora prvenstveno sastoji od vodenog leda, ali postoje i izloženosti neledenog materijala duž ovih pukotina i grebena za koje vjerujemo da uključuju materijal koji dolazi iz Europe.Jedna od stvari koja otežava istraživanje materijala na površini je okoliš. Jupiter je značajan izvor zračenja, a Europa je relativno blizu Jupitera. To zračenje modificira materijale na površini. To je također ono što pokreće misiju, švrljamo po europi, prikupljamo podatke i zatim provodimo većinu vremena izvan radijacijskog okruženja. To nam daje vremena da preuzmemo podatke, analiziramo ih i napravimo planove za sljedeći prelet.

P: Je li to predstavljalo značajan izazov kada je u pitanju dizajn instrumenata?

O: Da, i to je jedan od razloga zašto se upravo sada vraćamo obaviti ovu misiju. Koncept ove misije nastao je otprilike u vrijeme misije Galileo u kasnim 1990-ima, tako da je prošlo otprilike 25 godina otkako su znanstvenici prvi put htjeli izvršiti ovu misiju. Velik dio tog vremena bio je smišljanje kako se nositi s radijacijskim okruženjem.

Mnogo je trikova koje smo razvijali tijekom godina. Instrumenti su jako zaštićeni, a uloženo je mnogo modeliranja kako bi se točno odredilo gdje staviti tu zaštitu. Također smo razvili vrlo specifične tehnike za prikupljanje podataka. Na primjer, uzimajući cijelu hrpu kratkih opažanja, možemo potražiti potpis ovog šuma zračenja, ukloniti ga iz malih djelića podataka tu i tamo, dodati dobre podatke zajedno, i završiti s niskim zračenjem- promatranje buke.

P: Uključeni ste u dva različita instrumenta za snimanje i mapiranje: Europa Imaging System (EIS) i Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE). Po čemu se međusobno razlikuju?

O: Sustav kamera primarno je fokusiran na razumijevanje fizike i geologije koji pokreću procese na površini. Tražit ćemo razlomljene zone, regije koje mi nazivamo terenom kaosa, gdje izgleda kao da su sante leda lebdjele u vodenoj kaši i koprcale se okolo, miješale i uvijale, područja za koja vjerujemo da se na njima površina sudara i dolazi do subdukcije, tako da jedan dio površine ide ispod drugoga i druge regije koje se šire, tako da se stvara nova površina poput naših srednjooceanskih grebena na Zemlji.

Primarna funkcija [MISE] spektrometra je ograničiti sastav površine. Konkretno, zainteresirani smo za dijelove za koje mislimo da je tekuća voda mogla izaći na površinu. Razumijevanje materijala koji dolazi iz Europe i koji materijal se taloži iz vanjskih izvora također je važno, a to je neophodno za učenje o sastavu podzemnog oceana.

Postoji sjecište između to dvoje, i to je moj interes za misiju. Imamo slikanje u boji s našim sustavom koji može pružiti grubo razumijevanje sastava, a tu je i komponenta mapiranja našeg spektrometra koja nam omogućuje da razumijemo kako su materijali koje detektiramo fizički raspoređeni u korelaciji s geologijom. Dakle, postoji način da se ispita presjek tih dviju disciplina, da se ekstrapoliraju informacije o sastavu izvedene iz spektrometra na mnogo veće razlučivosti pomoću kamere i da se geološke informacije koje učimo iz kamere ekstrapoliraju na ograničenja sastava iz spektrometra.

P: Što vas najviše uzbuđuje u misiji Europa Clipper?

O: Najviše sam fasciniran nekim od ovih vrlo jedinstvenih geoloških obilježja koje vidimo na površini Europe, razumijevanjem sastava materijala koji je uključen i procesa koji pokreću te značajke. Konkretno, kaotične terene i pukotine koje vidimo na površini.

P: Proći će neko vrijeme prije nego što svemirska letjelica konačno stigne do Europe. Što je potrebno obaviti u međuvremenu?

O: Ključna komponenta ove misije bit će laboratorijski rad ovdje na Zemlji, širenje naših spektralnih biblioteka tako da kada prikupimo spektar površine Europe, možemo to usporediti s laboratorijskim mjerenjima. Također smo u procesu razvijanja niza modela koji će nam omogućiti da, na primjer, razumijemo kako se materijal može procesirati i promijeniti počevši od oceana i probijajući se kroz pukotine i na kraju do površine.

Razvijanje ovih modela sada je važan dio prije nego što prikupimo ove podatke, a zatim možemo izvršiti ispravke i dobiti poboljšana opažanja kako misija napreduje. Najbolje i najučinkovitije korištenje resursa svemirske letjelice zahtijeva sposobnost reprogramiranja i pročišćavanja promatranja u stvarnom vremenu.