Kun lag med is på Europa skjule en historie med tidligere liv? Billedkredit: NASA / JPL. Klik for at forstørre.
Var der engang liv på Mars? Er der liv i Europanhavet? Dette er to spørgsmål, som er dybt fascinerende for mennesker over hele verden, men alligevel har ingen et realistisk forslag til at besvare dem inden for de næste tyve år? indtil nu.
George Maise leder et hold, der for nylig blev modtaget en NIAC fase 1-pris * for at udvikle en idé til netop en sådan plan.
"Dybdegående efterforskning af de polske hætter i Mars," siger Maise et al. **, der gentager et synspunkt, der er almindeligt blandt planetariske videnskabsmænd, ville give en vidunderlig mulighed for at finde ”bevis for tidligere Martian biologisk aktivitet, herunder mikrofossiler, bakterier og biokemisk rester.”
”Ved hjælp af en praktisk, kompakt, let, kraftig termisk kilde kunne små robotanordninger smelte deres vej gennem iskappen, indsamle data som beskrevet ovenfor og overføre dem i realtid tilbage til Jorden. Videnskabsmænd, der overvåger resultaterne på Jorden, kunne derefter kontrollere stien for de robotenheder, der dirigerer dem til at udforske særlig lovende regioner inde i ispladen.
Og hvad der ville fungere for de Martiske polære iskapper, ville også fungere for Europa, Ganymede og Callisto, som alle kan have oprindelige hav under tykke isskorpe; oceaner, som måske svømmer fremmed fisk, hvis ultimative energikilde er prokaryotlignende cellulære livsformer med en mærkelig lighed med nogle Archaea findes her på Jorden.
En mission til at søge efter tegn på eldgamelt liv i den mariske iskappe ville involvere landing af et rumfartøj på den iskappe og indsættelse af flere MICE (Martian Ice Cap Explorers), som er atomdrevne issmeltere plus en instrumentpakke designet til at lede efter tegn på det gamle liv. MICE ville derefter smelte deres vej gennem iskappen, med vand frysende bag sig, i et søgemønster, der kunne strække sig i mange kilometer, både vandret og lodret. Hver sonde ville kommunikere med sine nærmeste naboer (og moderskibet) via højdrevne radioer, som let kunne trænge indtil en km is. Netværksprotokollen tillader god datarater og modstandsdygtighed og tillader næsten realtidskommando og kontrol fra forskere tilbage på Jorden.
Den hemmelige ingrediens? Vand! Smeltet is blev brugt til at fremstille varmt vand og brint; det varme vand ville blive brugt som retningsstråler til at smelte isen og derefter blive cirkuleret tilbage gennem det vandfyldte hulrum i isen, idet sonden flyttes i strålens retning. Vandet ville også være skjoldet for instrumenterne og dæmpe strålingen fra reaktoren med en faktor på en million, en milliard eller mere, hvad der er nødvendigt. Brintet, der produceres ved elektrolyse, ville give sonden den krævede opdrift. Endelig ville vand være det primære kølevæske til atomreaktoren og dampe arbejdsvæsken til generatoren.
Alt pakket ind i en reaktor, kraftværk, vandstrålepakke på 100 kg eller derunder!
Det smukke ved Maise et al .'s koncept er, at det bruger robust, velprøvet teknologi; reaktorerne ville bruge meget pålidelige zirkonium-uraniumoxidkeramiske brændstofstænger og et autonomt kontrolsystem baseret på stabile industrielle konstruktioner. I størrelse ville hele reaktor / kraft / varmtvandssektionen af en MICE-enhed ikke være mere end 50 cm i diameter og 1,2 m i længden. ”Start og stop af reaktoren ville blive udført med kontrolstænger som instrueret af det autonome styresystem. Dette er ikke anderledes end nogen anden atomreaktor. ” Hver enhed ville også have overflødige, autonome fejlsikkerhedsskabe; i tilfælde af noget katastrofalt, ville reaktoren lukke sig hurtigt nok til at forhindre skader.
Men hvad med at lede efter tegn på det gamle liv? Modulopbygget design er nøglen til Maise et al .'s tilgang; instrumentpakken - knyttet til reaktor / kraft / varmt vand enhed med et stift, 2 m langt rør - ville omfatte flere forskellige instrumenter, varmt vandstråler og radiokommunikationsenheden. Modularitet gør det muligt at overveje en lang række mulige instrumenter, idet den endelige valg foretages tæt på lanceringen. Når smeltevand cirkuleres gennem instrumentpakningen, er prøveudtagningen meget ligetil. Ligesom på Jorden, vil øjne sandsynligvis give de bedste indikationer på det gamle martianske liv, så det førende instrument er et mikroskop. Komplementering af dette er "lab-on-a-chip" -analysatoren, der er i stand til at detektere en lang række 'biosignaturer', inklusive tilstedeværelsen af nukleinsyrer. Måske mest spændende, fordi det muligvis afslører det moderne liv på Mars, svarende til proteobakterierne og actinomyceterne, der blev fundet i 1999 under 3,6 km Antarktisk is, er et 'vækstkammerbaseret livdetekteringsinstrument', et "ekstremt følsomt livdetektion [instrument] med minimale antagelser. ”
Derudover kunne instrumenter designet til at studere glaciologi, paleoclimater, geologi og geofysik bygges og tilføjes til hver MICE-sonde eller til kun udvalgte sonder.
Hvor mange MICE? En martisk polær iskappemission kunne have fra en til snesevis af MICE; den primære begrænsning er den samlede masse og størrelse af rumfartøjet. Med dagens raketter burde en mission med tolv MICE være mulig; med planlagte raketter, såsom dem, der er baseret på MITEE (MIniature reacTor EnginE) -teknologi, vil den øvre grænse sandsynligvis være omkring 60.
Hvad med Europa? Den største forskel mellem en europæisk og Mars polar iskappemission ville være at tilpasse MICE til at svømme, når de først trængte ind på 10 km eller deromkring is, der kaprer Europanhavet. Åh, og måske en meget større chance for at finde livet i dag end blot spor af gårsdagens liv.
Den nederste linje: MICE finder liv på Mars (dateline 31. juni 2015)!
* Multi-MICE: Et netværk af interaktive nukleare kryrobrikker til at udforske isark på Mars og Europa: http://www.niac.usra.edu/files/studies/abstracts/1059Maise.pdf
** J. Powell, J. Powell, G. Maise og J. Paniagua, Plus Ultra Technologies, Shoreham, NY, AIAA-2004-6049. Space 2004-konference og udstilling, San Diego, Californien, 28.-30. September 2004
