Desde elCassini Entró en el sistema de Saturno y comenzó a estudiar sus lunas, Encelado se ha convertido en una importante fuente de interés. Una vez que la sonda detectó columnas de agua y moléculas orgánicas en erupción desde la región polar sur de la luna, los científicos comenzaron a especular que Encelado podría poseer un océano de aguas cálidas en su interior, muy parecido a la luna Europa de Júpiter y otros cuerpos en nuestro Sistema Solar.
En el futuro, la NASA espera enviar otra misión a este sistema para explorar aún más estos penachos y el interior de Encelado. Esta misión probablemente incluirá un nuevo instrumento que fue anunciado recientemente por la NASA, conocido como el Instrumento de Fundamentos de Vida Submilimétrica de Encelado (SELFI). Este instrumento, que fue propuesto por un equipo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, recibió recientemente apoyo para un mayor desarrollo.
Antes de la Cassini misión, los científicos pensaron que la superficie de Encelado estaba congelada. Sin embargo, Cassini Los datos revelaron un ligero bamboleo en la órbita de la luna que sugirió la presencia de un océano interior. Al igual que Europa, esto es causado por las fuerzas de marea que causan flexión en el núcleo, lo que genera suficiente calor para retener el agua líquida en el interior. Alrededor del polo sur, esto da como resultado que el hielo se abra y forme fisuras.
los Cassini La misión también descubrió penachos que emanan de aproximadamente 100 fisuras diferentes que arrojan continuamente partículas heladas, vapor de agua, dióxido de carbono, metano y otros gases al espacio. Para estudiar esto más de cerca, la NASA ha estado desarrollando algunos instrumentos ambiciosos que se basarán en ondas milimétricas o ondas de radiofrecuencia (RF) para determinar su composición y aprender más sobre el océano interior de Encelado.
Según el investigador principal de SELFI, Gordon Chin, SELFI representa una mejora significativa sobre los dispositivos existentes de longitud de onda submilimétrica. Una vez desplegado, medirá rastros de productos químicos en las columnas de agua y en las partes heladas que periódicamente emanan de las fisuras del sur de Encelado, también conocidas como "rayas de tigre". Además de revelar la composición química del océano, este instrumento también indicará su potencial para mantener la vida.
En la Tierra, los respiraderos hidrotermales albergan ecosistemas prósperos, e incluso se sospecha que es el lugar donde surgió la vida en la Tierra. Por eso los científicos están tan ansiosos por estudiar la actividad hidrotermal en lunas como Encelado, ya que estos podrían representar el lugar más probable para encontrar vida extraterrestre en nuestro Sistema Solar. Como Chin indicó en un comunicado de prensa de la NASA:
“Las longitudes de onda submilimétricas, que están en el rango de la radio de muy alta frecuencia, nos dan una forma de medir la cantidad de muchos tipos diferentes de moléculas en un gas frío. Podemos escanear todas las columnas para ver qué sale de Encelado. El vapor de agua y otras moléculas pueden revelar parte de la química del océano y guiar a una nave espacial hacia el mejor camino para volar a través de las plumas para hacer otras mediciones directamente ".
Moléculas como el agua, el dióxido de carbono y otros elementos transmiten frecuencias de radio específicas, a las cuales los espectrómetros submilimétricos son sensibles. Las líneas espectrales son muy discretas, y la intensidad a la que transmiten se puede utilizar para cuantificar su existencia. En otras palabras, instrumentos como SELFI no solo podrán determinar la composición química del océano interior de Encelado, sino también la abundancia de esos productos químicos.
Durante décadas, los espectrómetros se han utilizado en ciencias espaciales para medir las composiciones químicas de planetas, estrellas, cometas y otros objetivos. Más recientemente, los científicos han estado intentando obtener espectros de planetas distantes para determinar las composiciones químicas de sus atmósferas. Esto es crucial cuando se trata de encontrar exoplanetas potencialmente habitables, ya que el vapor de agua, el nitrógeno y el gas oxígeno son necesarios para la vida tal como la conocemos.
Sin embargo, realizar exploraciones en la banda submilimétrica es un proceso relativamente nuevo, ya que los instrumentos sensibles al submilímetro son complejos y difíciles de construir. Pero con la ayuda de los fondos de investigación y desarrollo de la NASA, Chin y sus colegas están aumentando la sensibilidad del instrumento utilizando un amplificador que aumentará la señal a alrededor de 557 GHz. Esto permitirá que SELFI detecte rastros incluso diminutos de agua y gases provenientes de la superficie de Encelado.
Otras mejoras incluyen un sistema de procesamiento de datos de radiofrecuencia más eficiente y flexible, así como un sofisticado espectrómetro digital para la señal de RF. Esta última mejora empleará circuitos programables de alta velocidad para convertir datos de RF en señales digitales que se pueden analizar para medir cantidades de gas, temperaturas y velocidades de las plumas de Encelado.
Estas mejoras permitirán a SELFI detectar y analizar simultáneamente 13 tipos diferentes de moléculas, que incluyen varios isótopos de agua, metanol, amoníaco, ozono, peróxido de hidrógeno, dióxido de azufre y cloruro de sodio (también conocido como sal). Más allá de Encelado, Chin cree que el equipo puede mejorar suficientemente el instrumento para las futuras misiones propuestas. "SELFI es realmente nuevo", dijo. "Este es uno de los instrumentos submilimétricos más ambiciosos jamás construido".
Por ejemplo, en los últimos años, los científicos han detectado actividad de penachos provenientes de la superficie de Europa. Aquí también, se cree que esta actividad es el resultado de la actividad geotérmica, que envía columnas de agua tibia desde el océano interior de la luna a la superficie. Ya, la NASA espera examinar estos penachos y los de Encelado usando el telescopio espacial James Webb, que se desplegará en 2019.
Otra posibilidad sería equipar el Europa Clipper propuesto, que se lanzará entre 2022 y 2025, con un instrumento como SELFI. El paquete de instrumentos para esta sonda ya requiere un espectrómetro, pero un dispositivo de ondas submilimétricas y RF mejorado podría permitir una visión más detallada de las plumas de Europa. Estos datos podrían a su vez resolver el debate de hace décadas sobre si el interior de Europa es capaz de soportar la vida.
En las próximas décadas, una de las mayores prioridades de la exploración espacial es investigar los "Mundos oceánicos" del Sistema Solar en busca de signos de vida. Para ver esto, la NASA y otras agencias espaciales están ocupadas desarrollando las herramientas necesarias para detectar todos los indicadores químicos y biológicos. Dentro de una década, con suerte, podríamos encontrar que la vida en la Tierra no es la excepción, sino parte de una norma más amplia.
