Nová mise Pluto by mohla odhalit skrytý oceán trpaslíka Planeta – pokud „královna podsvětí“ bude létat
Když NASANové horizontézy kosmické lodi Sped by Pluto V roce 2015 odhalila neuvěřitelný svět ledu a oparu vyřezaného různými geologickými procesy – naznačoval, že oceán mohl hrát roli v nedávné historii trpasličí planety. Odměnu vědeckého bohatství nechala vědci pracovat na vyřešení některých záhad malých světových záhad po desetiletí po letu kosmické lodi.
„Stále existuje spousta otázek, které jsou otevřené,“ uvedla minulý měsíc na The Carly Howett, planetární vědec na Oxfordské univerzitě a člen týmu New Horizons Pokrok v porozumění misi Pluto: 10 let po létání Konference v Laurel, Maryland. S takovými otázkami přetrvávajícími Howett a její kolegové navrhli následnou misi v naději, že konečně vyřeší některá z Plutových záhad.
Takové mise, posláno k prozkoumání okrajů sluneční soustavaby trvalo několik desetiletí. Ale zdaleka není schváleno. „Tato mise by mohla fungovat více než 50 let, náročná na inženýrství, operace mise a analýzu dat způsobem, kterým se nikdy předtím neuskutečnilo,“ napsal Howett ve studii 2021 2021 Publikováno v časopise Planetary Science Journal podrobnosti o konceptu mise.
Podpovrchový oceán?
V římské mytologii je Pluto bohem a vládcem mrtvých. Pro zpáteční misi na trpasličí planetu se Howett a její kolegové rozhodli pro jméno Persephone, po Plutoově manželce a „královně podsvětí“ v řecké mytologii.
„Vzhledem k tomu, že Pluto je pojmenován po římském bohu podsvětí a že jsme chtěli, aby ženské jméno odráželo náš rozmanitý tým s mnoha ženami ve vedoucích rolích, zdálo se, že toto jméno je vhodné,“ napsal Howett.
Persephone by nesl 11 nástrojů, vše založené na nástrojích létaných na předchozích misích, ale s určitými změnami. Primární otázkou, na kterou by se snažil odpovědět, by byla, zda má Pluto dnes podpovrchový oceán.
Pokud by byla tato otázka položena před zrychlením nových horizontů, většina vědců by řekla, že je to nepravděpodobné. Zatímco mnoho ledových světů může začít s vodnatou vrstvou, v průběhu času zamrzne. Zůstat kapalina po dobu 4,5 miliardy let sluneční soustavaTen oceán musí zůstat v teple.
Související: Plutoův rovník může obklopit hroty velikosti mrakodrapu
Některé měsíce se neustále ohýbají, když se gravitačně interagují se svou hostitelskou planetou a sousedními měsíci a zabraňují zamrznutí jejich oceánu. Charon, největší Měsíc Pluto, je téměř stejně masivní jako Pluto; Často se nazývají „dvojitá planeta“ (ačkoli se ani nesplňuje kritéria pro planetu). Charon by mohl potenciálně udržet Pluto v teple, pokud by oceán měl dostatečně vysokou nonvater složku, aby snížil svůj bod mrazu, myslí si vědci.
Až do doby, kdy New Horizons odhalil pozoruhodně mladý, lehce kráterový povrch Pluta, že většina vědců začala uvažovat o možnosti oceánu (i když někteří to udělali před příchodem kosmické lodi). Nové horizonty studovaly Pluto do hloubky jen několik hodin, i když nadále pozorovala trpasličí planetu měsíce před a po jeho nejbližším přístupu.
Naproti tomu by se Persephone zaměřilo na to, aby vstoupilo do oběžné dráhy kolem malého světa za něco přes tři roky, což umožnilo mnohem delší pohledy na detaily. „Neexistuje žádná náhrada za blízkost,“ řekl na stejné konferenci hlavní vyšetřovatel New Horizons Alan Stern.
Co by Persephone studoval
Persephone by studoval tvar Pluto, aby lovil známky vyprávění fosilní boule – „pivní břicho“ druhů způsobených, kdy gravitace táhne se o hmotnosti světa. Vyboulení se snadněji tvoří, když jsou vrstvy kapalné a mohou být zmrazeny na místo. Nové horizonty takové hromady nepozorovaly, ale Persephone by poslal citlivější nástroj, který by mohl provést podrobnější zkoušku.
„Tato mise by měla být schopna představit si celý Pluto,“ řekl Howett na konferenci. „Měl by to být fenomenální.“
Persephone by se také snažil určit složení Pluto a Charona pomocí měření gravitace a topografie podobné měřením Surn’s Moon Enceladus a potenciálně vypočítat tloušťku vnitřních vrstev ledu.
Pluto trpí století dlouhou zimou a Persephone by dorazil do jeho silné. Většina trpasličí planety by byla chráněna ve tmě, takže mise by vyžadovala nástroje schopné nahlédnout do závoje. Kamery by mapovaly povrch celého světa ve větší hloubce a v různých vlnových délkách, včetně poloviny, která byla zahalena, když se kolem nových obzorů plavilo. Hledali by hotspoty, známky probíhající aktivity a erupce, které by mohly naznačovat teplý interiér, a také hledat náznaky, že se povrch od pozorování 2015 změnil. Poskytli by také podrobnější počet kráterů na Pluto i Charonu, což by vědcům pomohlo lépe pochopit, jak aktivní byl pás Kuiper v průběhu let.
Ačkoli ledové světy oplývají sluneční soustavou, Pluto i Charon mají neobvyklé povrchové rysy. V oblasti Pluta Tartarus Dorsa, čepele ledu metanu pokrývají povrch. Vědci mají podezření, že tyto hroty tvořené sublimací, když metan okamžitě přeskočil z pevného na plyn, ale to není definitivní. A Charon má podivnou ledovou horu ponořenou do zmrazeného příkopu – jedinečný rys mezi ledovými vrcholy. Oba povrchy jsou pokryty exotickými zmrzly a pochopení jejich vlastností při mrazivých teplotách na Pluto by bylo klíčovou součástí mise.
Související: James Webb Space Telescope dešifruje původ Plutova ledového měsíčního charonu
V roce 1988 astronomové spatřili kolem Pluta mizerou atmosféru, ale její složení jim uniklo. Nové horizonty odpověděly na otázky, i když to zvýšilo. Zajímavé je, že se zdá, že Pluto pomalu vrhá část své atmosféry na Charon a vytváří výrazný červený pól, který může v průběhu času posunout hemisféry. Jedním z klíčových cílů Persephone by bylo provést přímou detekci složení atmosféry prostřednictvím hmotnostní spektrometrie.
Persephone by také studoval prostor kolem malého světa. Pluto je tak daleko, že světlo od slunce Dosažení toho trvá něco přes 5,5 hodiny. Z Pluta je Slunce na obloze bodové místo.
Charon by nebyl jediným měsícem zaměřeným na misi. Doba startu Persephone by určila, kolik z menších měsíců by mohlo pozorovat, ale pravděpodobně by se dobře podíval na další čtyři satelity.
Nové horizonty odhalily pásy vodního ledu na Nix, Hydra a Kerberos, jakož i náznaky amoniaku na Nix a Hydra. Persephone by pro tyto tři, stejně jako Styx vzal podrobnější spektra a pokusil by se zjistit, kolik z jejich povrchů, spolu s Charonem, je posetá troskami z kolize, která je pravděpodobně vytvořila. Ačkoli nejlepší pozorování menších satelitů by s největší pravděpodobností byla z blízkého orbitujícího měsíčního Styxu a nejhoršího z vnějšího měsíce Pluta, Hydra, léta Kerberos nebo Hydra by mohla být možná, v závislosti na tom, kdy mise spustila a dorazila na Pluto.
Persephone by zůstal v Plutu po více než tři roky Země. Během této doby mohla kosmická loď použít oběžné dráhy kolem binárního systému, aby ji nakonec odhodila z páru.
Prodloužení mise o jeden rok by umožnilo kosmické lodi navštívit další objekt Kuiper Belt, stejně jako nové horizonty navštívily Arrokothovi po Pluto Flyby. Takové prodloužení by záviselo na tom, kdy se mise spustila a dorazila, ale mohlo by to poskytnout významný vhled do zbytků zbytků z tvorby sluneční soustavy. To by poskytlo velký vědecký návrat, protože vzdálenost objektů Kuiper Belt je způsobuje, že jsou náročné ke studiu ze Země.
Pluto: Další generace
Návrat do Pluto by nebyl příležitostným podnikem. I když trvalo nové horizonty méně než deset let, než se provedl původní výlet, změny v planetárním zarovnání by způsobily, že by let další návštěvy trvalo jen více než 27,5 let a vyžadovaly by pět termoelektrických generátorů radioizotopů nové generace (NGRTG), jaderné baterie, které používají rozpad radioaktivního materiálu k napájení. Rozsáhlý život cesty by vyžadoval několik NGRTG, aby věci udržovaly v teple v mrazivých teplotách prostoru. To je velká žádost v době, kdy je plutonium pro SpaceFlight stále na prémii. Cílem NASA je v současné době vytvořit 1,5 kilogramů plutonia ročně; Aktuální použití RTGS 4,8 kilogramů.
To by vyžadovalo významnou investici do plutonia pro průzkum vnějších planetů. To by také vyžadovalo finanční investici. Odhadovaná cenovka pro misi Persephone je 3 miliardy dolarů, uvedla Howett ve své prezentaci.
S potenciálem mise půlstoletí kosmická loď nese několik záložních systémů. Stern však poukázal na to, že ačkoliv je časový rozsah dlouhý, není to neslýchané. NASA Hubbleový vesmírný dalekohled stále funguje po 35 letech, stejně jako kosmická loď Voyager 1 a 2 NASA, která byla spuštěna před 48 lety.
Další výzva pro misi Persephone se týká lidí, kteří na ní pracují. S potenciálem 50leté mise vědci odhadují, že Persephone by byla misí tří generace, která by procházela třemi sadami vědců po dobu jejich života. Informace a školení by musely být předávány z jedné generace na druhou. Stern ve skutečnosti řekl, že zpožděné zapojení bylo jednou z nejtěžších částí plánování mise New Horizons.
„Víme, jak dělat tyto věci,“ řekl Stern. „Musíte být trpěliví a musíte na to naplánovat.“
Příležitosti pro spuštění kosmické lodi jsou k dispozici každý rok od roku 2029 do roku 2032. Poté Jupiterova oběžná dráha zabraňuje následným příležitostem po celé desetiletí.
Persephone byl součástí studie konceptu planetární mise NASA, která financuje řadu projektů, které umožňují dekadální studii přijímat informovaná rozhodnutí o potenciálních budoucích misích.
„I když si myslím, že jakákoli mise, která potřebuje více než jednu RTG, se v tuto chvíli bude snažit vybrat, myslím, že proces návrhu mise byl užitečný,“ řekl Howett. Návrh nejen ukázal, že taková mise je platná, jeho části, jako je orbitální turné, by mohly používat jiné mise.
Ale v blízké budoucnosti nehledejte Persephone, který by létal: Samotná žádost o moc může udržet mimo oficiální knihy. Howettův návrh mise byl jedním z několika žádaných, aby pomohl informovat o dekadálním průzkumu NASA o prioritách a vlečení budoucích misí.
Space Agentura však nadále pracuje na zlepšení RTG a jejich podpůrné technologie. Howett doufá, že pokračující vývoj technologií zlepší šance mise.
„Jednou z věcí, které Persephone ukázala, bylo, že návrat na Pluto na oběžnou dráhu bylo možné, ale nebylo to levné,“ řekla. „Muselo by to být vlajková loď.“
