2018. gada oktobrī Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) tiks palaists orbītā. NASA nākamās paaudzes kosmosa teleskopa programmas ietvaros JWST nākamos gadus pavadīs, pētot katru kosmiskās vēstures fāzi. Tas ietvers Visuma pirmās gaismas (ko izraisa Lielais sprādziens), pirmo izveidoto galaktiku un ārpus Saules planētu tuvumā esošo zvaigžņu sistēmu zondēšanu.
Papildus tam JWST tiks veltīts arī mūsu Saules sistēmas izpētei. Kā nesen paziņoja NASA, teleskops izmantos savas infrasarkanās iespējas, lai izpētītu divus “okeāna pasaules” mūsu Saules sistēmā - Jupitera mēness Eiropa un Saturna mēness Enceladus. To darot, tas papildinās novērojumus, ko iepriekš veikuši NASA Galileo unCassini Orbītas un palīdz virzīt turpmākās misijas uz šiem ledainajiem pavadoņiem.
Mēnešus izvēlējās zinātnieks, kurš palīdzēja attīstīt teleskopu (pazīstams arī kā garantēta laika novērotāji), un tāpēc viņiem tiek dota privilēģija būt starp pirmajiem, kas to izmantoja. Eiropa un Enceladus tika pievienoti teleskopa mērķu sarakstam, jo viens no teleskopa galvenajiem mērķiem ir pētīt dzīves sākumu Visumā. Papildus meklējamo apdzīvojamo eksoplanetu meklēšanai NASA vēlas arī izpētīt objektus mūsu pašu Saules sistēmā.
Viens no galvenajiem uzsvariem būs ūdens straumi, kas novēroti, šķērsojot Enceladus un Europa ledainās virsmas. Kopš 2005. gada zinātnieki ir zinājuši, ka Enceladus periodiski izplūst no tā dienvidu polārā reģiona, izlejot ūdeni un organiskās ķimikālijas, kas papildina Saturna E-gredzenu. Kopš tā laika ir atklājies, ka šie krāšņi nonāk iekšējā okeānā, kas atrodas zem Enceladus ledainās virsmas.
2012. gadā astronomi, izmantojot Habla kosmisko teleskopu, atklāja līdzīgus plūmus, kas nāk no Eiropas. Šie plūmes tika novērotas no Mēness dienvidu puslodes, un tika lēsts, ka tās kosmosā sasniegs līdz 200 km (125 jūdzes). Turpmākie pētījumi parādīja, ka šie nogulsnes bija periodiskas, un, domājams, no iekšpuses no lietus atpakaļ uz virsmas plūda ūdens un organiski materiāli.
Šie novērojumi bija īpaši intriģējoši, jo tie pastiprināja gadījumu, kad Europa un Enceladus atradās iekšējie siltā ūdens okeāni, kas varētu dzīvot. Tiek uzskatīts, ka šie okeāni ir ģeoloģiskās aktivitātes rezultāts interjerā, ko izraisa plūdmaiņu izliekšanās. Balstoties uz pierādījumiem, ko savākusi Galileo un Cassini Orbītas, zinātnieki ir teorējuši, ka šie virsmas plūdi ir šo pašu ģeoloģisko procesu rezultāts.
Šīs aktivitātes klātbūtne varētu nozīmēt arī to, ka šiem pavadoņiem ir hidrotermiskās atveres, kas atrodas uz to serdes un apvalka robežas. Tiek uzskatīts, ka uz zemes hidrotermālās ventilācijas atveres (atrodas okeāna dibenā) ir spēlējušas lielu lomu dzīvības rašanās. Tādējādi to esamība uz citiem Saules sistēmas ķermeņiem tiek uzskatīta par iespējamu ārpuszemes dzīves norādi.
Mēģinājumus izpētīt šīs “okeāna pasaules” vadīs NASA Goddard kosmosa lidojumu centra planētu zinātnieks Geronimo Villanueva. Kā viņš paskaidroja nesenā NASA paziņojumā presei, viņš un viņa komanda pievērsīsies dažiem pamatjautājumiem:
“Vai tie ir izgatavoti no ūdens ledus? Vai izdalās karstā ūdens tvaiki? Kāda ir aktīvo reģionu un izstarotā ūdens temperatūra? Veba teleskopa mērījumi mums ļaus risināt šos jautājumus ar vēl nebijušu precizitāti un precizitāti. ”
Villanueva komanda ir daļa no lielākiem centieniem izpētīt Saules sistēmu, kuru vada Heidi Hammel - Astronomijas pētījumu universitāšu asociācijas (AURA) izpilddirektors. Kā viņa pa e-pastu aprakstīja JWST kampaņu “Ocean World” Space Magazine:
“Mēs meklēsim parakstus par lielo aktivitāti šajās okeāna pasaulēs, kā arī aktīvās vietas. Izmantojot NIRCAM gandrīz infrasarkano kameru, mums būs pietiekami daudz telpiskās izšķirtspējas, lai atdalītu vispārējos Mēness reģionus, kuri varētu būt “aktīvi” (veidojot plūmes). Mēs izmantosim arī spektroskopiju (pārbaudot īpašas gaismas krāsas), lai izprastu ūdens, metāna un vairāku citu organisko sugu klātbūtni plūmju materiālā. ”
Lai izpētītu Europa, Villanueva un viņa kolēģi uzņems augstas izšķirtspējas Europa attēlus, izmantojot JWST tuvu infrasarkano kameru (NIRCam). Tos izmantos mēness virsmas izpētei un karsto punktu meklēšanai, kas norāda uz plūdiem un ģeoloģisko aktivitāti. Tiklīdz strūkla ir atrasta, komanda noteiks tā sastāvu, izmantojot Veba tuvās infrasarkanās spektrogrāfu (NIRSpec) un vidējās infrasarkanās ierīces (MIRI).
Enceladus komandai tiks analizēts tās plūmju molekulārais sastāvs un veikta plaša tās virsmas īpašību analīze. Neliela izmēra dēļ nav iespējama augstas izšķirtspējas virsma, taču tai nevajadzētu būt problēmai kopš Cassini orbiters jau ir kartējis lielu daļu sava reljefa. Viss pateikts, Cassini pēdējos 13 gadus ir pavadījis, studējot Saturna sistēmu, un šī gada 15. septembrī noslēgs savas misijas “Grande Finale” posmu.
Cerams, ka šajās aptaujās tiks atrasti pierādījumi par organisko parakstu klātbūtni plūdos, piemēram, metāns, etanols un etāns. Godīgi sakot, nav garantiju, ka JWST novērojumi sakrīt ar plūdiem, kas nāk no šiem pavadoņiem, vai arī ka emisijās tajās būs pietiekami daudz organisko molekulu, lai tās varētu noteikt. Turklāt šos rādītājus varētu izraisīt arī ģeoloģiskie procesi.
Neskatoties uz to, JWST noteikti sniedz pierādījumus, kas ļaus zinātniekiem labāk raksturot šo pavadoņu aktīvos reģionus. Paredzams, ka tas spēs precīzi noteikt vietas, kas interesēs turpmākajām misijām, piemēram, NASA misijai Europa Clipper. Šī misija, kas sastāv no orbita un zemes, šajā misijā, kuru paredzēts sākt kādreiz 2020. gados, centīsies noteikt, vai Europa ir apdzīvojama.
Kā paskaidroja Dr Hammels, šo divu “Okeāna pavadoņu” izpēte ir paredzēta arī, lai padziļinātu mūsu izpratni par dzīves sākumu Visumā:
“Domājams, ka šie divi okeāna pavadoņi nodrošina vidi, kurā, iespējams, ir dzīvība uz ūdens bāzes, kā mēs to zinām. Šobrīd jautājums par dzīvi citur nav pilnībā zināms, lai gan ir daudz spekulāciju. JWST var mūs tuvināt izpratnei par šīm potenciāli apdzīvojamām vidēm, papildinot robotu kosmosa kuģu misijas, kuras pašlaik tiek izstrādātas (Europa Clipper) un kuras var tikt plānotas nākotnē. Tajā pašā laikā JWST izpētīs planētu apkārtni tālu citām potenciāli apdzīvojamām vietām ap citām zvaigznēm. Šīs divas izpētes līnijas - vietējās un tālās - ļauj mums ievērojami progresēt, meklējot dzīvību citur. ”
Pēc izvietošanas JWST būs visu laiku jaudīgākais kosmosa teleskops, kas balstās uz astoņpadsmit segmentētiem spoguļiem un instrumentu komplektu, lai pētītu infrasarkano Visumu. Kaut arī tas nav domāts Habla kosmiskā teleskopa aizstāšanai, tas daudzējādā ziņā ir šīs vēsturiskās misijas dabiskais mantinieks. Un tas, protams, paredzams paplašināt daudzos Habla lielākajos atklājumos, vismaz tos, kas atrodas šeit Saules sistēmā.
Noteikti apskatiet šo video par spektrogrāfisko datu veidiem, ko JWST sniegs nākamajos gados, ar NASA atbalstu:
