Waarom Cassini vermoorden? Saturnus Probe's lot zorgvuldig overwogen

Op 15 september 2017, om 8:08 uur EDT (1208 GMT), verwachten controllers bij het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië, het laatste signaal van de Cassini-Huygens-missie van $ 3 miljard. Wanneer het signaal stopt, weten de mensen op aarde dat het ruimtevaartuig het einde heeft bereikt als een strook puin over de hemel van Saturnus.

Cassini zal opzettelijk worden uitgezet in de atmosfeer van Saturnus. De sonde - een gezamenlijke inspanning van de NASA, het Europees Ruimtevaartagentschap en het Italiaanse ruimteagentschap - zal zichzelf opofferen om een ​​ongeluk te voorkomen dat een van de manen van Saturnus kan besmetten, waar inheems leven kan bestaan, of op een dag kan evolueren. Cassini ontdekte een oceaan met vloeibaar water onder het ijsachtige oppervlak van de maan Enceladus en, misschien een slachtoffer van zijn eigen succes, moet sterven om te voorkomen dat zijn warme elektrische generatoren zich een weg naar beneden in die levensvriendelijke wateren zullen smelten. Maar het oordeel om het ruimtevaartuig te veroordelen werd niet lichtvaardig gemaakt. [Laatste Saturn Foto's door Cassini]

Het lot van Cassini bepalen

In 2009, met de primaire missie voltooid en een volledig gezond ruimteschip tot ver in een uitgebreide missie van 27 maanden, keken de managers van Cassini naar een verscheidenheid aan 'wat nu?' opties. Trajectmodellering toonde aan dat Cassini had kunnen worden opgestuurd om de "ijsreus" -planeten te onderzoeken, niet bezocht door een ruimtevaartuig sinds Voyager 2's snelle flybys van Uranus in de winter van 1986 en Neptunus in de zomer van 1989.

Als alternatief had Cassini naar binnen kunnen worden gericht, om reus Jupiter en zijn vele manen te verkennen, en rondde de wetenschap af die op NASA's Galileo-missie in 1995 was gebaseerd. Galileo's grote antenne met hoge versterking had zich nooit goed ontwikkeld, waardoor de som van gegevens die het ruimtevaartuig kon naar huis sturen. Galileo werd opzettelijk in Jupiter's atmosfeer in september 2003 opgenomen om onopzettelijke besmetting van de natte maan Europa, een voorloper van Cassini's einde bij Saturnus, te voorkomen. (NASA's Juno-missie verzamelt nu gegevens tijdens herhaalde close flybys van de wolkendoppen van Jupiter.)

Of Cassini had naar buiten kunnen worden gestuurd om een ​​paar Centaurs te onderzoeken. Dit zijn grote, komeetachtige lichamen die het gebied bewonen tussen de banen van Jupiter en Uranus. Centauren lijken waarschijnlijk op Kuipergordelobjecten, zoals de dwergplaneet Pluto en de zeer grote maan Charon, die beschouwd worden als inwoners van het zogenaamde Derde Rijk van het zonnestelsel.

Maar de onopgeloste wetenschappelijke mysteries van Saturnus hielden Cassini's handlers in de ban. Daarom heeft het missieteam in 2010 een innovatieve, ingewikkelde orbitale campagne ontwikkeld om zoveel mogelijk wetenschap uit het Saturn-systeem te halen. [Cassini's 'Grand Finale' op Saturnus: Plan van NASA in afbeeldingen]

Deze slimme bloesem van zwaartekracht en traagheid - de zonnewende-missie genoemd - laat onderzoekers de veranderingen van de seizoenen van Saturnus onderzoeken en uiteindelijk de planeet in de loop van de helft van het jaar veranderen. (Een volledig jaar op Saturnus is bijna 29,5 "Aardse jaren" lang.) Door naar beide van de hemisferen op de planeet te kijken, was de wetenschappelijke gemeenschap getuige van alle vier de seizoenen in slechts de helft van de zonnebaan van Saturnus.

Doodsspiraal voor wetenschap

Dat langere verblijf in Saturnus betekende dat Cassini op een dag opraakte met raket en uit de hand dreigde te lopen. Om te manoeuvreren plaatst Cassini voorzichtig monomethylhydrazine in contact met stikstoftetroxide, dat het spontaan oxideert (verbrandt). Er is maar één uitweg: door het mondstuk van de raket. Dit levert gevectoriseerde stuwkracht op.

Vooruitblikkend naar de dag dat de winkels aan boord van deze "hypergolische" chemicaliën bijna leeg zouden zijn, besloten missiemanagers tot een laatste set van banen met de "doodsspiraal". Deze looping "Grand Finale" zou Cassini laten varen tussen de wolkenbovenkanten van Saturnus en zijn binnenste ringen - onbekend terrein dat als te riskant wordt beschouwd om eerder in de missie te verkennen. Het plan is dat Cassini 22 van deze gedurfde duiken door de opening uitvoert. (Vanaf 17 juli had Cassini 13 dergelijke plunges voltooid.)

Ons of hen?

Planetaire bescherming werkt in beide richtingen: de kans om een ​​andere wereld met microben van de aarde te infecteren kan nooit nul zijn. Evenzo kan de mogelijkheid om een ​​niet-eigen "bug" naar de aarde te brengen op een terugkomend ruimtevaartuig niet worden geëlimineerd. Sommige wetenschappers beweren dat materiaal van planeet naar planeet is gesprongen sinds het begin van het zonnestelsel en dat je je dus geen zorgen hoeft te maken. Anderen zijn diep bezorgd over onbedoelde gevolgen.

De Cassini-Huygens-missie lanceerde 20 aardse jaren geleden. In die twee decennia is er een verschuiving opgetreden in de houding van de planetaire wetenschappelijke gemeenschap tegenover grotere voorzichtigheid waar de mogelijkheid van kruisbesmetting bestaat. Deze opvatting is niet primair gebaseerd op het altruïstische doel om mogelijke buitenaardse biologie in staat te stellen zich langs zijn eigen weg te ontwikkelen (hoewel sommige wetenschappers zich wel op dat idee abonneren). De bredere redenering bevestigt dat het van vitaal belang is om te weten of een buitenaards leven - dat ooit op een maan, planeet of komeet kan worden ontdekt - is ontstaan ​​vanuit een onafhankelijke oorsprong.

Het maakt niet uit of het een complexe critter of een eenvoudige microbe is: als een buitenaards wezen niet dezelfde klasse van biomoleculen gebruikt als het aardse leven (bijvoorbeeld DNA), was zijn evolutie bijna zeker gescheiden van die van de aarde - een echte "tweede Genesis." Maar als het een vergelijkbare genetische samenstelling heeft, dan hadden we ofwel een gemeenschappelijke oorsprong (waarschijnlijk ergens anders in de ruimte), of ons ruimtevaartuig heeft het monster besmet, en we zullen het nooit zeker weten. Dit laatste geval is het nachtmerriescenario voor astrobiologen.

Cassini droeg en stuurde de Huygens-sonde, die zacht landde op het oppervlak van de grootste maan van Saturnus, Titan, in januari 2005. Toen Cassini en Huygens werden ontworpen en gebouwd in de jaren 1990, bestond er weinig verdenking dat de manen in Saturnus levensondersteunend zouden kunnen zijn. omgevingen.Er was weinig bezorgdheid dat de Huygens-sonde het methaanrijke oppervlak van Titan kon verontreinigen. Er waren op dat moment geen wateroceanen bekend in het Saturnus-systeem. [Landing on Titan: Pictures from Huygens Probe on Saturn Moon]

Cassini zelf ontdekte later dat Titan zo'n oceaan onder zijn oppervlakte zou kunnen omvatten. En de kleine "sneeuwbol" -maan Enceladus sluit er bijna zeker één in. Nou, bijna omsluit: Enceladus sproeit geisers van waterijs uit de ruimte, waarvan sommige zich terugtrekt tot het oppervlak van de maan in de vorm van sneeuw, waardoor het het meest reflecterende planetaire object in het zonnestelsel is.

Met de bevindingen van Cassini - en ontdekkingen van de Phoenix Mars-lander, de Mars Global Surveyor en de Mars Reconnaissance Orbiter, die tekenen van tijdelijk vloeibaar water op de huidige Rode Planeet zagen - werd een strenger stel richtlijnen voor planetaire bescherming uitgegeven door de internationale Commissie voor Ruimteonderzoek (COSPAR) in 2009. COSPAR is gemachtigd door Artikel IX van het Outer Space Treaty van de Verenigde Naties. Deze regels plaatsten Enceladus, samen met Mars en Jupiter's maan Europa, vierkant op de lijst van lichamen waarop biologische besmetting niet zou mogen worden toegestaan. Elk van die werelden werd beschouwd als een plaats waar 'besmetting door een ruimtevaartuig toekomstige verkenning in gevaar zou kunnen brengen'. Elk had natuurlijke processen waardoor "bugs" die op landers kwamen - of crashers - hun weg konden vinden naar habitats waar microben konden overleven en zich konden reproduceren.

Als om de zaak af te dichten, ontdekte Cassini in het begin van 2017 silicakorrels en waterstofgas in de ijspluimen boven Enceladus, wat aangeeft dat er hydrothermale ventilatieopeningen op de bodem van de oceaan onder water moeten zijn. Dergelijke ventilatieopeningen op aarde zijn oasen voor het leven gebleken, die warmte, voedingschemicaliën en mengstromen afstaan. Deze "zwarte rokers" en "witte rokers" steunen rijke gemeenschappen van organismen, bijna volledig geïsoleerd van anderen door vele kilometers van onvruchtbare oceaan.

De warme weg naar beneden

Bepaalde delen van Cassini's interne sanitair en andere systemen worden met opzet warm gehouden; liftende bacteriën zouden beschermd kunnen zijn tegen extreem lage temperaturen. Er zijn sterke aanwijzingen dat sommige bacteriën sterk ultraviolet licht van de zon en andere ruimtestraling kunnen overleven. (Een bekende bewering, daterend uit de Apollo 12-missie van 1969, dat aarde-bacteriën na meer dan twee en een half jaar weer tot leven kunnen komen op de harde maan, blijkt bijna onmogelijk te repliceren vanwege de laboratoriumpraktijken die de wetenschappers gebruikten destijds.)

Cassini haalt zijn elektrische vermogen uit drie radio-isotopen thermische elektrische generatoren (RTG's), die de warmte van rottend plutoniumdioxide vertalen. Deze RTG's zijn heet en zwaar. RTG's kunnen niet worden gekoeld, behalve door hun eigen radioactief verval; plutonium-238 heeft een halfwaardetijd van bijna 88 jaar. Als het vaartuig zou neerstorten op het oppervlak van een koude maan als Enceladus, zouden de RTG's gemakkelijk een pad door tientallen kilometers ijs kunnen ontdooien en neerploffen in de oceaan met vloeibaar water daaronder, hoewel dit lang kan duren.

Beste bedoelingen

Ruimtebureaus huren microbiologen in om records en monsters van bacteriën te bewaren die kunnen overleven in schone kamers waar ruimtevaartuigen worden geassembleerd. Het idee is om de soorten die aan boord kunnen sluipen zorgvuldig te beperken - en specifiek op te sommen. Als het leven in de ruimte wordt gevonden, moet het tegen deze bende gebruikelijke verdachten worden gecontroleerd voordat het als buitenaards wezen kan worden verklaard.

Er is ook de kans dat strikte sterilisatie van het ruimtevaartuig de ontwikkeling van microben die harder en resistenter zijn tegen het harde vacuüm, brede temperatuurschommelingen en harde stralingsomstandigheden in de ruimte, kan aanmoedigen. Het is op afstand mogelijk dat we, in naam van de planetaire bescherming, de gevolgen van kruisbesmetting erger maken.

Voor een dieper kijkje in alles wat Cassini in zijn 13 jaar in het Saturnus-systeem vond, kijk "Kingdom of Saturn - Cassini's Epic Quest, "een documentaire van 73 minuten beschikbaar op Amazon Xive-TV.

De auteur, @DavidSkyBrody, is de schrijver en regisseur van "Kingdom of Saturn - Cassini's Epic Quest, "een documentaire die terugkijkt naar de missie die beschikbaar is op Amazon Xive-TV. Brody was voorheen uitvoerend producent bij Purch, het moederbedrijf van ProfoundSpace.org en LiveScience.com.