Что дает полет в шлейфе Энцелада?

INMS Кассини, ионно-нейтральный масс-спектрометр, представляет собой прибор на месте, который измеряет состав нейтрального и плазменного газа того, что он поглощает. Он был предназначен для измерения атмосферы Титана, плазмы магнитосферы Сатурна, состава колец и фактически состава ледяных выбросов спутника.

Вот хорошая презентация по основам инструмента INMS .

И да, анализатор космической пыли, CDA, также является прибором на месте, который обнаруживает частицы льда, когда они пролетают через шлейф. CDA предназначался в основном для измерения кольцевых частиц. CDA достаточно чувствителен, чтобы обнаруживать потоки частиц, которые не причинят вреда космическому кораблю. В противном случае иметь такой инструмент было бы мало смысла.

Краткая версия анонса телеконференции перед облетом :

Ученые «Кассини» надеются, что пролет даст представление о том, какая гидротермальная активность происходит на Энцеладе, и как этот химический состав горячей воды может повлиять на потенциальную обитаемость океана для простых форм жизни. Если прибор ионно-нейтрального масс-спектрометра космического корабля (INMS) обнаружит молекулярный водород, когда он проходит через шлейф, ученые могут получить измерения, необходимые для ответа на эти вопросы.

«Подтверждение наличия молекулярного водорода в шлейфе будет независимым доказательством того, что гидротермальная активность имеет место в океане Энцелада, на морском дне», — сказал Хантер Уэйт, руководитель группы INMS в Юго-Западном исследовательском институте в Сан-Антонио. «Количество водорода покажет, насколько велика гидротермальная активность».

Используя прибор анализатора космической пыли (CDA) Кассини, ученые ожидают, что пролет позволит лучше понять химический состав шлейфа. Низкая высота встречи отчасти предназначена для того, чтобы увеличить доступ космического корабля к более тяжелым и массивным молекулам, включая органические вещества, по сравнению с тем, что космический корабль наблюдал во время предыдущих проходов через шлейф на большей высоте. Ожидается, что прибор CDA, способный обнаруживать до 10 000 частиц в секунду из шлейфа, также покажет, сколько материала шлейф выбрасывает из лунного океана в пространство вокруг Сатурна.

А более подробное объяснение научных ожиданий можно найти на этой странице E-21 Flyby Enceladus :

Ключевые научные ожидания от этого пролета

Ученые с нетерпением ждут нескольких важных научных результатов пролета 28 октября. Эти результаты не будут доступны немедленно — потребуется несколько месяцев тщательного анализа, и они будут опубликованы в рецензируемом журнале.

1. Подтвердить наличие молекулярного водорода (H2)

• Это измерение будет выполнено с помощью датчика Cassini, который улавливает газы в шлейфе ( называемый INMS ) .
• Подтверждение H2 будет независимым доказательством того, что гидротермальная активность имеет место в океане Энцелада, на морском дне.

• Количество измерений H2 Cassini покажет, насколько велика гидротермальная активность в океане.

  • Это влияет на количество энергии, доступной для создания обитаемой среды в океане.

2. Лучше понять химический состав материала шлейфа

• Детектор пыли Кассини ( называемый CDA ) будет получать спектры более тяжелых частиц, которые можно найти только на малых высотах ближе к источнику шлейфа.

  • Среди этих более тяжелых частиц «Кассини» может обнаружить новые, более сложные органические молекулы (хотя и с недостаточным разрешением, чтобы подтвердить, являются ли они биологическими по своей природе).

  • Ученые считают, что эти более тяжелые частицы несут материал из глубин океана.

  • Ученые проводят лабораторные эксперименты для создания каталога химических отпечатков (или спектров) фрагментов сложных органических молекул, которые может обнаружить Кассини.

3. Определить природу источников шлейфа.

• Состоит ли шлейф из плотных столбообразных струй или извержений в виде завесы, которые проходят по длине разломов полос тигра (или из обоих)?
• Сколько ледяного материала на самом деле выбрасывают шлейфы? Ученые до сих пор не уверены, и это количество имеет большое значение для того, как долго Луна могла быть активной.
• Это измерение будет выполняться частью прибора CDA Кассини, называемого высокоскоростным детектором, который может подсчитывать сталкивающиеся частицы льда из шлейфа (более 10 000 в секунду) в режиме реального времени.

Я знаю, на этот раз от меня довольно сухой отчет *, но остальное уже есть в ответе Марка. Я просто подумал поделиться этим с тех пор, как смотрел телеконференцию 26 октября . Запись здесь , сопровождающие ролики здесь .

*Хорошо, хорошо, вот усиленный контрастом снимок довольно недавней активности южнополярного шлейфа Энцелада, сделанный Кассини 14 октября 2015 года ( N00249604 ), за две недели до его пролета в гуще событий :

Возможно, у ученых миссии Cassini Solstice есть свои ожидания, но я также надеюсь получить несколько потрясающих снимков крупным планом. :) Во время телеконференции было упомянуто, что они могут страдать от значительного размытия движения из-за такой высокой относительной скорости (8,5 км / с) и плохих условий освещения, поскольку южная полярная область Энцелада будет освещена сиянием Сатурна только во время пролета. , но должна быть возможность улучшить их в цифровом виде при постобработке и в любом случае получить хороший вид на его поверхность.

Обновленная информация о «достижениях» измерения. Данные, полученные в результате анализа химического состава шлейфа, предполагают не только возобновляемый источник энергии для потенциальных микроорганизмов в океане Энцелада, но и помогают определить характеристики земных организмов , которые также могли бы жить там, если бы (случайно) попали туда. Хотя метаногенные археи, использованные в примере, не могут быть обычными загрязнителями, это доказательство принципа.

Таким образом, анализ шлейфа еще более четко показывает уровень осторожности, который необходимо соблюдать, чтобы избежать случайного загрязнения «бульонного» океана Энцелада.

В недавней и открытой статье в Nature Biological производство метана в предполагаемых условиях, подобных Энцеладу, описывается углубленный анализ источников энергии в океане Энцелада и предполагается, что молекулярный водород в виде H2 может присутствовать и быть «съедобным» для некоторых организмов, которые в настоящее время занимаются подобные вещи здесь, на Земле, например, метаногенные формы одноклеточных микроорганизмов домена архей . Из введения:

Наиболее заметным потенциальным источником H2 в недрах Энцелада может быть окисление самородного и двухвалентного железа в процессе серпентинизации оливина в хондритовом ядре. Гидролиз оливина при низких температурах является ключевым процессом для поддержания хемолитоавтотрофной жизни на Земле9, и если H2 производится в значительных количествах на Энцеладе, то он также может служить субстратом для биологического производства CH4.

Подробнее о серпенизации можно прочитать в ответах на вопрос Что такое серпентинизация в контексте исчезновения поверхностных вод на Марсе?

Абстрактный:

Обнаружение частиц пыли, богатых кремнеземом, как признак продолжающейся гидротермальной активности, а также присутствие воды и органических молекул в шлейфе Энцелада сделали ледяной спутник Сатурна горячей точкой в ​​поисках потенциальной внеземной жизни. Метаногенные археи входят в число организмов, которые потенциально могут процветать в предсказанных условиях на Энцеладе, учитывая, что в шлейфе были обнаружены как молекулярный водород (H2), так и метан (CH4). Здесь мы показываем, что метаногенные археи, Methanothermococcus okinawensis, могут продуцировать CH4 в физико-химических условиях, экстраполированных для Энцелада. Конверсия диоксида углерода в CH4 достигает 72% при давлении 50 бар в присутствии потенциальных ингибиторов. Более того, Кинетические и термодинамические расчеты низкотемпературной серпентинизации показывают, что на Энцеладе может быть достаточное количество газообразного водорода H2, который служит субстратом для производства CH4. Мы пришли к выводу, что часть СН4, обнаруженного в плюме Энцелада, в принципе может быть произведена метаногенами.