Eerder deze week organiseerde NASA de 'Planetary Science Vision 2050 Workshop' op hun hoofdkantoor in Washington, DC. Van maandag tot woensdag - 27 februari tot 1 maart - het doel van deze workshop was om NASA's plannen voor de toekomst van ruimteverkenning aan de internationale gemeenschap te presenteren. In de loop van de vele presentaties, toespraken en paneldiscussies werden veel interessante voorstellen gedeeld.
Onder hen waren twee presentaties die het plan van NASA schetsten voor de verkenning van Jupiter's maan Europa en andere ijzige manen. In de komende decennia hoopt NASA sondes naar deze manen te sturen om de oceanen te onderzoeken die onder hun oppervlak liggen, waarvan velen denken dat ze de thuisbasis kunnen zijn van buitenaards leven. Met missies naar de 'oceaanwerelden' van het zonnestelsel, kunnen we eindelijk het leven buiten de aarde ontdekken.
De eerste van de twee vergaderingen vond plaats in de ochtend van maandag 27 februari en had als titel "Exploratiepaden voor Europa na initiële in-situ-analyses voor biosignaturen". In de loop van de presentatie deelde Kevin Peter Hand - de adjunct-hoofdwetenschapper voor verkenning van het zonnestelsel in het Jet Propulsion Laboratory van NASA - de bevindingen uit een rapport opgesteld door het Europa Lander Science Definition Team 2016.
Dit rapport is opgesteld door NASA's Planetary Science Division (PSD) als reactie op een congresrichtlijn om een pre-fase A-studie te starten om de wetenschappelijke waarde en het technische ontwerp van een Europa-landingsmissie te beoordelen. Deze onderzoeken, die bekend staan als Science Definition Team (SDT) -rapporten, worden routinematig uitgevoerd lang voordat missies worden opgezet om inzicht te krijgen in de soorten uitdagingen waarmee ze worden geconfronteerd en wat de uitbetalingen zullen zijn.
Naast de co-voorzitter van het Science Definition Team was Hand ook hoofd van het project science team, met leden van de JPL en het California Institute of Technology (Caltech). Het rapport dat hij en zijn collega's opstelden, werd afgerond en op 7 februari 2017 aan NASA verstrekt, en schetste verschillende doelstellingen voor wetenschappelijk onderzoek.
Zoals tijdens de presentatie werd aangegeven, waren deze doelstellingen drieledig. De eerste zou betrekking hebben op het zoeken naar biosignaturen en tekenen van leven door middel van analyses van Europa's oppervlak en bijna ondergronds materiaal. De tweede zou zijn om in situ analyses uit te voeren om de samenstelling van niet-ijs bijna ondergronds materiaal te karakteriseren en om de nabijheid van vloeibaar water en recent uitgebarsten materiaal nabij de locatie van de lander te bepalen.
Het derde en laatste doel zou zijn om de oppervlakte- en ondergrondseigenschappen te karakteriseren en welke dynamische processen verantwoordelijk zijn voor het vormgeven ervan, ter ondersteuning van toekomstige verkenningsmissies. Zoals Hand uitlegde, zijn deze doelstellingen nauw met elkaar verweven:
“Als biosignaturen zouden worden aangetroffen in het oppervlaktemateriaal, zou directe toegang tot en verkenning van de Europese oceaan- en vloeibaarwateromgevingen een hoge prioriteit hebben voor het astrobiologisch onderzoek van ons zonnestelsel. De oceaan van Europa zou het potentieel herbergen voor de studie van een bestaand ecosysteem, dat waarschijnlijk een tweede, onafhankelijke oorsprong van leven in ons eigen zonnestelsel vertegenwoordigt. Voor verdere exploratie zouden robotvoertuigen en instrumenten nodig zijn die toegang hebben tot de bewoonbare gebieden met vloeibaar water in Europa om de studie van het ecosysteem en de organismen mogelijk te maken. ”
Met andere woorden, als de landingsmissie tekenen van leven in Europa's ijskap zou detecteren en van materiaal dat van onderaf werd opgeworpen door het weer opduiken van gebeurtenissen, dan zouden toekomstige missies - hoogstwaarschijnlijk met robotonderzeeërs - zeker worden opgezet. Het rapport stelt ook dat elke vondst die indicatief is voor leven, zou betekenen dat planetaire bescherming een belangrijke vereiste zou zijn voor elke toekomstige missie, om de mogelijkheid van besmetting te voorkomen.
Maar natuurlijk gaf Hand ook toe dat er een kans is dat de lander geen tekenen van leven zal vinden. Als dat zo was, gaf Hand aan dat toekomstige missies de taak zouden krijgen om 'een beter begrip te krijgen van het fundamentele geologische en geofysische proces op Europa, en hoe ze de uitwisseling van materiaal met de oceaan van Europa moduleren'. Aan de andere kant beweerde hij dat zelfs een nul-resultaat (d.w.z. nergens tekenen van leven) nog steeds een belangrijke wetenschappelijke vondst zou zijn.
Sinds de Voyager sondes ontdekten voor het eerst mogelijke tekenen van een binnenzee op Europa, wetenschappers droomden van de dag waarop een missie mogelijk zou kunnen zijn om het interieur van deze mysterieuze maan te verkennen. Om te kunnen vaststellen dat leven niet bestaat, kan het niet minder belangrijk zijn om leven te vinden, omdat beide ons zouden helpen meer te leren over het leven in ons zonnestelsel.
Het rapport van het Science Definition Team zal ook het onderwerp zijn van een gemeentebijeenkomst tijdens de Lunar and Planetary Science Conference 2017 (LPSC), die van 20 tot en met 24 maart plaatsvindt in The Woodlands, Texas. Het tweede evenement is op 23 april tijdens de Astrobiology Science Conference (AbSciCon) in Mesa, Arizona. Klik hier om het volledige rapport te lezen.
De tweede presentatie, getiteld "Roadmaps to Ocean Worlds", vond later op maandag 27 februari plaats. Deze presentatie werd verzorgd door leden van het team Roadmaps to Ocean Worlds (ROW), dat wordt voorgezeten door Dr. Amandra Hendrix - een senior wetenschapper aan het Planetary Science Institute in Tuscon, Arizona - en Dr. Terry Hurford, een onderzoeksassistent van NASA's Directoraat Wetenschap en Verkenning (SED).
Als specialist in UV-spectroscopie van planetaire oppervlakken heeft Dr. Hendrix samengewerkt met vele NASA-missies om ijzige lichamen in het zonnestelsel te onderzoeken - inclusief de Galileo en Cassini sondes en de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Dr. Hurford is ondertussen gespecialiseerd in de geologie en geofysica van ijzige satellieten, evenals de effecten van orbitale dynamica en getijdespanningen op hun inwendige structuren.
Opgericht in 2016 door NASA's Outer Planets Assessment Group (OPAG), kreeg ROW de taak de basis te leggen voor een missie die 'oceaanwerelden' zal onderzoeken op zoek naar leven elders in het zonnestelsel. Tijdens de presentatie hebben Hendrix en Hurford de bevindingen uiteengezet uit het ROW-rapport, dat in januari 2017 is afgerond.
Zoals ze in dit rapport stellen, 'definiëren we een' oceaanwereld 'als een lichaam met een huidige vloeibare oceaan (niet noodzakelijk mondiaal). Alle lichamen in ons zonnestelsel die aannemelijk kunnen zijn of waarvan bekend is dat ze een oceaan hebben, worden beschouwd als onderdeel van dit document. De aarde is een goed bestudeerde oceaanwereld die kan worden gebruikt als referentie ("grondwaarheid") en vergelijkingspunt. "
Volgens deze definitie zouden lichamen als Europa, Ganymedes, Callisto en Enceladus allemaal levensvatbare doelwitten zijn voor verkenning. Van al deze werelden is bekend dat ze ondergrondse oceanen hebben en er is de afgelopen decennia overtuigend bewijs geweest dat wijst op de aanwezigheid van organische moleculen en prebiotische chemie daar ook. Triton, Pluto, Ceres en Dione worden allemaal genoemd als kandidaat oceaanwerelden gebaseerd op wat we van ze weten.
Titan kreeg ook speciale vermelding in de loop van de presentatie. Naast het feit dat het een binnenzee heeft, is het zelfs gewaagd dat extremofiele methanogene levensvormen op het oppervlak zouden kunnen bestaan:
“Hoewel Titan een grote ondergrondse oceaan bezit, heeft het ook een overvloedige voorraad van een breed scala aan organische soorten en oppervlaktevloeistoffen, die gemakkelijk toegankelijk zijn en meer exotische vormen van leven kunnen herbergen. Bovendien kan Titan tijdelijk oppervlakkig vloeibaar water hebben, zoals inslag smeltbassins en verse cryovolkanische stromen in contact met zowel vaste als vloeibare organische stoffen. Deze omgevingen bieden unieke en belangrijke locaties voor het onderzoeken van prebiotische chemie, en mogelijk de eerste stappen in het leven. ”
Uiteindelijk bestaat het streven van de ROW naar leven op 'oceaanwerelden' uit vier hoofddoelen. Deze omvatten het identificeren van oceaanwerelden in het zonnestelsel, wat zou betekenen dat wordt bepaald welke van de werelden en kandidaat-werelden geschikt zijn om te bestuderen. De tweede is om de aard van deze oceanen te karakteriseren, waaronder het bepalen van de eigenschappen van de ijsschelp en de vloeibare oceaan, en wat de beweging daarin stimuleert.
Het derde subdoel behelst het bepalen of deze oceanen de nodige energie en prebiotische chemie hebben om het leven te ondersteunen. En het vierde en laatste doel zou zijn om te bepalen hoe het leven daarin zou kunnen bestaan - dat wil zeggen of het de vorm aanneemt van extremofiele bacteriën en kleine organismen, of complexere wezens. Hendrix en Hurford hebben ook ingegaan op het soort technologische vooruitgang dat nodig is om dergelijke missies te laten plaatsvinden.
Uiteraard vereist een dergelijke missie de ontwikkeling van energiebronnen en energieopslagsystemen die geschikt zijn voor cryogene omgevingen. Autonome systemen voor nauwkeurige landingen en technologieën voor lucht- of landmobiliteit zouden ook nodig zijn. Er zijn planetaire beschermingstechnologieën nodig om besmetting te voorkomen, en elektronische / mechanische systemen die ook in een oceaanwereld kunnen overleven,
Hoewel deze presentaties slechts voorstellen zijn van wat er de komende decennia zou kunnen gebeuren, zijn ze nog steeds opwindend om over te horen. Als niets anders laten ze zien hoe NASA en andere ruimteagentschappen actief samenwerken met wetenschappelijke instellingen over de hele wereld om de grenzen van kennis en verkenning te verleggen. En in de komende decennia hopen ze een flinke sprong te maken.
Als alles goed gaat en verkenningsmissies naar Europa en andere ijzige manen mogen doorgaan, kunnen de voordelen onmetelijk zijn. Naast de mogelijkheid om leven buiten de aarde te vinden, zullen we veel leren over ons zonnestelsel en ongetwijfeld iets meer leren over de plaats van de mensheid in de kosmos.
