Mellom Europa Clipper og den foreslåtte Europa Lander har NASA gjort det klart at den har til hensikt å sende et oppdrag til denne iskalde månen i det kommende tiåret. Helt siden Voyager 1 og 2 sonder gjennomførte sine historiske flybys av månen i 1973 og 1974 - som ga de første indikasjonene på et varmt vannhav i månens indre - har forskere ivret etter å toppe under overflaten og se hva som er der.
Mot dette formål har NASA gitt et tilskudd til et team av forskere fra Arizona State University for å bygge og teste et spesialdesignet seismometer som lander skulle bruke for å lytte til Europas indre. Denne enheten er kjent som Seismometer for Exploring the Subsurface of Europa (SESE), og vil hjelpe forskere med å bestemme om det indre av Europa er gunstig for livet.
I følge profilen til Europa Lander, ville denne mikrofonen være montert på robotsonde. Når den nådde månens overflate, begynte seismometeret å samle informasjon om Europas underjordiske miljø. Dette vil inkludere data om dets naturlige tidevann og bevegelser i skallet, noe som vil bestemme den isete overflatenes tykkelse.
Det vil også avgjøre om overflaten har lommer med vann - dvs. vann under vann - og se hvor ofte vann stiger til overflaten. I noen tid har forskere mistenkt at Europas “kaosterreng” ville være det ideelle stedet å søke etter bevis på liv. Disse funksjonene, som i utgangspunktet er et virvlete rot av rygger, sprekker og sletter, antas å være steder der havets underjordiske samvirke med den iskalde skorpen.
Som sådan vil alle bevis for organiske molekyler eller biologiske organismer være lettest å finne der. I tillegg har astronomer også påvist vannrør fra Europas overflate. Disse anses også for å være et av de beste alternativene for å finne bevis på liv i interiøret. Men før de kan utforskes direkte, er det avgjørende å bestemme hvor vannmagasinene bor under isen og om de er koblet til det indre hav.
Og det er her instrumenter som SESE ville komme i spill. Hongyu Yu er en systemtekniker fra ASUs School of Earth and Space Exploration og leder av SESE-teamet. Som han uttalte i en fersk artikkel av ASU Now, “Vi vil høre hva Europa har å fortelle oss. Og det betyr å legge et følsomt ‘øre’ på Europas overflate. ”
Mens ideen om en Europa Lander fremdeles er i konseptutviklingsstadiet, jobber NASA med å utvikle alle nødvendige komponenter for et slikt oppdrag. Som sådan har de gitt ASU-teamet tilskudd til å utvikle og teste miniatyrseismometeret, som måler ikke mer enn 10 cm på en side og lett kan monteres ombord i en robotlander.
Enda viktigere er at seismometeret deres skiller seg fra konvensjonelle design ved at det ikke er avhengig av en masse-og-fjærsensor. Et slikt design vil være lite egnet for et oppdrag til et annet organ i solsystemet vårt, siden det må plasseres oppreist, noe som krever at det plantes nøye og ikke forstyrres. Sensoren må dessuten plasseres i et komplett vakuum for å sikre nøyaktige målinger.
Ved å bruke et mikroelektrisk system med en flytende elektrolytt for en sensor, har Yu og teamet hans laget et seismometer som kan operere under et bredere spekter av forhold. "Designet vårt unngår alle disse problemene," sa han. “Dette designet har en høy følsomhet for et bredt spekter av vibrasjoner, og kan fungere i alle vinkler mot overflaten. Og om nødvendig kan de slå hardt ned i bakken ved landing. ”
Som Lenore Dai - en kjemisk ingeniør og direktøren for ASU's School for Engineering of Matter, Transport and Energy - forklarte, gjør designen også SESE godt egnet for å utforske ekstreme miljøer - som Europas isete overflate. "Vi er glade for muligheten til å utvikle elektrolytter og polymerer utover de tradisjonelle temperaturgrensene," sa hun. "Dette prosjektet illustrerer også samarbeid på tvers av fagområder."
SESE kan også slå uten å gå på bekostning av sensoravlesningene, som ble testet da teamet slo den med en slegge og fant ut at den fortsatt fungerte etterpå. Ifølge seismolog Edward Garnero, som også er medlem av SESE-teamet, vil dette komme godt med. Landere har vanligvis seks til åtte ben, hevder han, som kan parres med seismometre for å gjøre dem om til vitenskapelige instrumenter.
Å ha dette med mange sensorer på lander vil gi forskere muligheten til å kombinere data, slik at de kan overvinne problemet med variable seismiske vibrasjoner registrert av hver. Som sådan er det et must å sikre at de er robuste.
“Seismometre må koble seg til det faste bakken for å fungere mest effektivt. Hvis hvert ben har et seismometer, kan disse skyves inn i overflaten ved landing, og gi god kontakt med bakken. Vi kan også sortere høyfrekvente signaler fra lengre bølgelengde. For eksempel ville små meteoritter som treffer overflaten ikke så langt unna produsere høyfrekvente bølger, og tidevann av tyngdekrafter fra Jupiter og Europas nabomåner ville lage lange, langsomme bølger. "
En slik enhet kan også vise seg å være avgjørende for oppdrag andre “havverdener” i solsystemet, som inkluderer Ceres, Ganymede, Callisto, Enceladus, Titan og andre. Også på disse kroppene antas det at liv meget godt kunne eksistere i varme vannhav som ligger under overflaten. Som sådan ville et kompakt, robust seismometer som er i stand til å arbeide i ekstreme temperaturmiljøer, være ideelt for å studere interiøret.
Dessuten vil oppdrag av denne typen kunne avsløre hvor isplatene på disse kroppene er tynnest, og derav hvor de indre havene er mest tilgjengelige. Når det er gjort, vil NASA og andre romfartsorganisasjoner vite nøyaktig hvor de skal sende inn sonden (eller muligens robotubåten). Skjønt vi kanskje må vente noen tiår på den!
