Helt sidenCassini oppdrag gikk inn i Saturn-systemet og begynte å studere månene sine, Enceladus har blitt en viktig kilde til interesse. Da sonden oppdaget mengder vann og organiske molekyler som brøt ut fra månens sørpolregion, begynte forskere å spekulere i at Enceladus kan ha et varmt vannhav i sitt indre - omtrent som Jupiters måne Europa og andre kropper i vårt solsystem.
I fremtiden håper NASA å sende et nytt oppdrag til dette systemet for å utforske disse plommene og det indre av Enceladus ytterligere. Dette oppdraget vil trolig omfatte et nytt instrument som nylig ble kunngjort av NASA, kjent som Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Dette instrumentet, som ble foreslått av et team fra NASA Goddard Space Flight Center, fikk nylig støtte for videre utvikling.
I forkant av Cassini misjon, trodde forskere at overflaten til Enceladus var frossent fast. Derimot, Cassini data avslørte en svak slingring i månens bane som antydet tilstedeværelsen av et indre hav. På samme måte som Europa, er dette forårsaket av tidevannskrefter som forårsaker bøyning i kjernen, som genererer nok varme til å holde flytende vann i det indre. Rundt sørpolen resulterer dette i at isen sprekker opp og danner sprekker.
De Cassini oppdraget oppdaget også plommer som stammet fra omtrent 100 forskjellige sprekker som kontinuerlig spyr isete partikler, vanndamp, karbondioksid, metan og andre gasser ut i rommet. For å studere disse nærmere har NASA utviklet noen ambisiøse instrumenter som vil stole på millimeterbølge- eller radiofrekvensbølger (RF) for å bestemme sammensetningen og lære mer om Enceladus 'indre hav.
I følge SELFIs hovedetterforsker Gordon Chin representerer SELFI en betydelig forbedring i forhold til eksisterende submillimeterbølgelengde-enheter. Når den er distribuert, vil den måle spor av kjemikalier i vannrommene og isete partiene som med jevne mellomrom kom fra Enceladus 'sørlige sprekker, også kjent som "Tiger Stripes". I tillegg til å avsløre havets kjemiske sammensetning, vil dette instrumentet også indikere at det er potensialet for å støtte liv.
På jorden er hydrotermiske ventilasjonsåpninger hjem til blomstrende økosystemer, og mistenkes til og med å være stedet der livet først dukket opp på jorden. Derfor forskere er så ivrige etter å studere hydrotermisk aktivitet på måner som Enceladus, siden disse kan representere det mest sannsynlige stedet å finne utenomjordisk liv i vårt solsystem. Som Chin antydet i en pressemelding fra NASA:
"Submillimeterbølgelengder, som ligger i området med meget høyfrekvent radio, gir oss en måte å måle mengden av mange forskjellige slags molekyler i en kald gass. Vi kan skanne gjennom alle rørene for å se hva som kommer ut fra Enceladus. Vanndamp og andre molekyler kan avsløre noe av havets kjemi og lede et romfartøy på den beste banen for å fly gjennom plommene for å gjøre andre målinger direkte. "
Molekyler som vann, karbondioksid og andre elementer kringkaster spesifikke radiofrekvenser, som submillimeter spektrometre er følsomme for. Spektrallinjene er veldig diskrete, og intensiteten som de kringkaster kan brukes til å kvantifisere deres eksistens. Med andre ord, instrumenter som SELFI vil ikke bare være i stand til å bestemme den kjemiske sammensetningen av Enceladus 'indre hav, men også mengden av disse kjemikaliene.
I flere tiår har spektrometre blitt brukt i romvitenskap for å måle de kjemiske sammensetningene av planeter, stjerner, kometer og andre mål. Senest har forskere forsøkt å skaffe spektre fra fjerne planeter for å bestemme de kjemiske sammensetningene av atmosfæren deres. Dette er avgjørende når det gjelder å finne potensielle beboelige eksoplaneter, siden vanndamp, nitrogen og oksygengass alle er nødvendige for livet slik vi kjenner det.
Å utføre skanninger i submillimeterbåndet er imidlertid en relativt ny prosess, siden submillimeter-følsomme instrumenter er komplekse og vanskelige å bygge. Men med hjelp av NASA-forsknings- og utviklingsfinansiering øker Chin og kollegene instrumentets følsomhet ved å bruke en forsterker som vil øke signalet til rundt 557 GHz. Dette vil tillate SELFI å oppdage enda små spor av vann og gasser som kommer fra overflaten til Enceladus.
Andre forbedringer inkluderer et mer energieffektivt og fleksibelt databehandlingssystem for radiofrekvens, samt et sofistikert digitalt spektrometer for RF-signalet. Denne sistnevnte forbedring vil benytte høyhastighetsprogrammerbare kretsløp for å konvertere RF-data til digitale signaler som kan analyseres for å måle gassmengder, temperaturer og hastigheter fra Enceladus 'rør.
Disse forbedringene gjør at SELFI samtidig kan oppdage og analysere 13 forskjellige typer molekyler, som inkluderer forskjellige isotoper av vann, metanol, ammoniakk, ozon, hydrogenperoksyd, svoveldioksid og natriumklorid (også salt). Utover Enceladus, tror Chin teamet kan forbedre instrumentet for tilstrekkelige fremtidige oppdrag. "SELFI er virkelig ny," sa han. "Dette er et av de mest ambisiøse submillimeterinstrumentene som noensinne er blitt bygget."
I de senere årene har for eksempel forskere sett plumeaktivitet fra overflaten av Europa. Også her antas denne aktiviteten å være et resultat av geotermisk aktivitet, som sender varme vannrør fra månens indre hav til overflaten. Allerede håper NASA å undersøke disse plommene og de på Enceladus ved hjelp av James Webb-romteleskopet, som skal settes ut i 2019.
En annen mulighet vil være å utstyre den foreslåtte Europa Clipper - som skal lanseres mellom 2022 og 2025 - med et instrument som SELFI. Instrumentpakken for denne sonden krever allerede et spektrometer, men en forbedret submillimeterbølge og RF-enhet kan gi rom for et mer detaljert blikk på Europas rør. Disse dataene kan igjen løse den tiår gamle debatten om hvorvidt Europas indre er i stand til å støtte livet.
I de kommende tiårene er en av de største prioriteringene innen romutforskning å undersøke solsystemets "Ocean Worlds" for tegn på liv. For å se dette gjennom, er NASA og andre romfartsorganer opptatt med å utvikle de nødvendige verktøyene for å snuse ut alle kjemiske og biologiske indikatorer. I løpet av et tiår, med hell, vil vi kanskje oppdage at livet på jorden ikke er unntaket, men en del av en større norm.
