Cientistas e engenheiros da NASA conceberam e planejam construir um ambicioso instrumento de onda submilimétrico para estudar a composição de geysers vomitando vapor de água e partículas de gelo do pólo sul da lua pequena Enceladus, de Saturno.
A equipe do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, recentemente recebeu suporte para avançar as tecnologias necessárias para o Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument, ou SELFI. Este instrumento de detecção remota representa uma melhoria significativa em relação ao estado tecnológico atual em dispositivos de comprimento de onda submilimétrico, disse o investigador principal Gordon Chin da SELFI.
O SELFI está sendo projetado para medir traços de produtos químicos nas plumas de vapor de água e partículas geladas que emanam de fissuras, também conhecidas como listras de tigre, em Enceladus, a sexta maior lua de Saturno. Ao estudar as plumas, os cientistas acreditam que podem entender a composição do oceano que se encontra sob a crosta gelada da lua e seu potencial para hospedar a vida extraterrestre.
Enceladus tem intrigado cientistas desde que a missão Cassini, da NASA, recentemente encerrada, descobriu as plumas que vomitam partículas, vapor de água, dióxido de carbono, metano e outros gases de cerca de 100 locais na superfície da lua. Embora os cientistas pensassem inicialmente que Enceladus estava congelado de forma sólida, os dados da Cassini revelaram um ligeiro balanço na órbita da lua que sugere a presença de um oceano global sob o gelo. As forças de maré de Saturno parecem puxar e espremer Enceladus, gerando calor suficiente para manter o líquido da água no interior e quebrar a concha gelada em alguns locais. Isso forma fissuras a partir das quais jatos de água são lançados no espaço.
A questão que os cientistas querem responder é se a vida existe em Enceladus ou em outros mundos gelados no sistema solar externo. No fundo dos oceanos da Terra, as aberturas hidrotermais prosperam com a vida. Enceladus tem aberturas hidrotermais quentes no fundo do oceano que podem sustentar a vida?
"Os comprimentos de onda submilimétrico, que estão na faixa de rádio de alta freqüência, nos dão uma maneira de medir a quantidade de muitos tipos diferentes de moléculas em um gás frio. Podemos digitalizar todas as plumas para ver o que está saindo da Enceladus", disse Chin. "O vapor de água e outras moléculas podem revelar parte da química do oceano e orientar uma nave espacial no melhor caminho para voar através das plumas para fazer outras medidas diretamente".
'Moléculas como a água, monóxido de carbono e outras, são como pequenas estações de rádio que transmitem em frequências muito específicas que dizem: "Olá, eu sou água, eu sou monóxido de carbono", continuou Chin, acrescentando que um espectrômetro submilimétrico sensível a esses comprimentos de onda é como sintonizar uma estação de rádio com um sinal de chamada molecular específico. "As linhas espectrais são tão discretas que podemos identificar e quantificar produtos químicos sem confusão", acrescentou Paul Racette, engenheiro da Goddard, que é o principal engenheiro de sistemas do projeto.
Usado na ciência espacial em todas as bandas de onda ou frequência, os espectrômetros podem analisar a composição química de gases e sólidos em planetas, estrelas, cometas e outros alvos, contando aos cientistas muito sobre suas propriedades físicas. O ajuste na faixa submilimétrica é relativamente novo devido à complexidade de construção de instrumentos sensíveis ao submilímetro.
Com o financiamento de pesquisa e desenvolvimento da NASA, Chin e sua equipe estão aumentando a sensibilidade do instrumento com um amplificador para aumentar o sinal na região em torno da freqüência de 557 GHz que possui o sinal mais forte da água. Isso melhorará a capacidade de medir quantidades de água e traços de outros gases, mesmo à temperaturas mais baixas, e explorar todo o sistema de aberturas de superfície em Enceladus, disse Racette.
A equipe também está criando um sistema de processamento de dados de radiofrequência (RF) mais eficiente em termos de energia e um espectrômetro digital sofisticado para o sinal de RF. O espectrômetro digital empregará circuitos programáveis de alta velocidade para converter RF em sinais digitais que podem ser analisados para medir as quantidades, temperaturas e velocidades dos gases das plumas.
Por causa desses aprimoramentos, o SELFI será capaz de detectar e analisar simultaneamente 13 espécies moleculares, incluindo água em várias formas isotópicas, bem como metanol, amônia, ozônio, peróxido de hidrogênio, dióxido de enxofre e cloreto de sódio, o produto químico de sal de mesa que torna os oceanos da Terra salgados.
"O SELFI é realmente novo", disse Chin, acrescentando que acredita que a equipe possa melhorar o instrumento adequadamente para propor uma missão futura. "Este é um dos mais ambiciosos instrumentos submilimétricos já construídos".
A equipe do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, recentemente recebeu suporte para avançar as tecnologias necessárias para o Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument, ou SELFI. Este instrumento de detecção remota representa uma melhoria significativa em relação ao estado tecnológico atual em dispositivos de comprimento de onda submilimétrico, disse o investigador principal Gordon Chin da SELFI.
O SELFI está sendo projetado para medir traços de produtos químicos nas plumas de vapor de água e partículas geladas que emanam de fissuras, também conhecidas como listras de tigre, em Enceladus, a sexta maior lua de Saturno. Ao estudar as plumas, os cientistas acreditam que podem entender a composição do oceano que se encontra sob a crosta gelada da lua e seu potencial para hospedar a vida extraterrestre.
Enceladus tem intrigado cientistas desde que a missão Cassini, da NASA, recentemente encerrada, descobriu as plumas que vomitam partículas, vapor de água, dióxido de carbono, metano e outros gases de cerca de 100 locais na superfície da lua. Embora os cientistas pensassem inicialmente que Enceladus estava congelado de forma sólida, os dados da Cassini revelaram um ligeiro balanço na órbita da lua que sugere a presença de um oceano global sob o gelo. As forças de maré de Saturno parecem puxar e espremer Enceladus, gerando calor suficiente para manter o líquido da água no interior e quebrar a concha gelada em alguns locais. Isso forma fissuras a partir das quais jatos de água são lançados no espaço.
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| Este gráfico ilustra uma teoria sobre como a água interage com o rocha no fundo do oceano de Enceladus , produzindo gás hidrogênio. Uma equipe Goddard quer desenvolver um instrumento que revele ainda mais detalhes sobre as aberturas hidrotermais e talvez ajude a responder se a vida existe neste mundo oceânico. |
"Os comprimentos de onda submilimétrico, que estão na faixa de rádio de alta freqüência, nos dão uma maneira de medir a quantidade de muitos tipos diferentes de moléculas em um gás frio. Podemos digitalizar todas as plumas para ver o que está saindo da Enceladus", disse Chin. "O vapor de água e outras moléculas podem revelar parte da química do oceano e orientar uma nave espacial no melhor caminho para voar através das plumas para fazer outras medidas diretamente".
'Moléculas como a água, monóxido de carbono e outras, são como pequenas estações de rádio que transmitem em frequências muito específicas que dizem: "Olá, eu sou água, eu sou monóxido de carbono", continuou Chin, acrescentando que um espectrômetro submilimétrico sensível a esses comprimentos de onda é como sintonizar uma estação de rádio com um sinal de chamada molecular específico. "As linhas espectrais são tão discretas que podemos identificar e quantificar produtos químicos sem confusão", acrescentou Paul Racette, engenheiro da Goddard, que é o principal engenheiro de sistemas do projeto.
Usado na ciência espacial em todas as bandas de onda ou frequência, os espectrômetros podem analisar a composição química de gases e sólidos em planetas, estrelas, cometas e outros alvos, contando aos cientistas muito sobre suas propriedades físicas. O ajuste na faixa submilimétrica é relativamente novo devido à complexidade de construção de instrumentos sensíveis ao submilímetro.
Com o financiamento de pesquisa e desenvolvimento da NASA, Chin e sua equipe estão aumentando a sensibilidade do instrumento com um amplificador para aumentar o sinal na região em torno da freqüência de 557 GHz que possui o sinal mais forte da água. Isso melhorará a capacidade de medir quantidades de água e traços de outros gases, mesmo à temperaturas mais baixas, e explorar todo o sistema de aberturas de superfície em Enceladus, disse Racette.
A equipe também está criando um sistema de processamento de dados de radiofrequência (RF) mais eficiente em termos de energia e um espectrômetro digital sofisticado para o sinal de RF. O espectrômetro digital empregará circuitos programáveis de alta velocidade para converter RF em sinais digitais que podem ser analisados para medir as quantidades, temperaturas e velocidades dos gases das plumas.
Por causa desses aprimoramentos, o SELFI será capaz de detectar e analisar simultaneamente 13 espécies moleculares, incluindo água em várias formas isotópicas, bem como metanol, amônia, ozônio, peróxido de hidrogênio, dióxido de enxofre e cloreto de sódio, o produto químico de sal de mesa que torna os oceanos da Terra salgados.
"O SELFI é realmente novo", disse Chin, acrescentando que acredita que a equipe possa melhorar o instrumento adequadamente para propor uma missão futura. "Este é um dos mais ambiciosos instrumentos submilimétricos já construídos".
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