Când NASANoua navă spațială a orizontului a fost extinsă Pluton În 2015, a dezvăluit o lume incredibilă de gheață și ceață sculptată de diverse procese geologice – sugerând că un ocean ar fi putut juca un rol în istoria recentă a planetei pitice. Bounty of Scientific Riches i -a lăsat pe cercetători să lucreze pentru a rezolva unele dintre misterele lumii minuscule la un deceniu după zborul navei spațiale.
“Există încă o mulțime de întrebări deschise”, a declarat Carly Howett, un om de știință planetar la Universitatea din Oxford și un membru al echipei New Horizons, luna trecută la Progresul în înțelegerea misiunii Pluto: la 10 ani după Flyby Conferință la Laurel, Maryland. Cu astfel de întrebări persistente, Howett și colegii ei au conceput o misiune de urmărire în speranța de a rezolva în sfârșit unele dintre misterele lui Pluto.
O astfel de misiune, trimisă să investigheze periferia Sistem solars -ar întinde mai multe decenii. Dar este departe de a fi aprobat. “Această misiune ar putea funcționa timp de peste 50 de ani, provocând inginerie, operațiuni de misiune și analiza datelor în moduri care nu au mai fost făcute niciodată”, a scris Howett într -un studiu din 2021 Publicat în Planetary Science Journal Detalierea conceptului de misiune.
Un ocean subteran?
În mitologia romană, Pluton este zeul și conducătorul morților. Pentru o misiune de întoarcere pe planeta pitică, Howett și colegii ei au optat pentru numele Persefone, după soția lui Pluto și „Regina lumii interlope” în mitologia greacă.
“Având în vedere că Pluton este numit după zeul roman al lumii interlope și că am dorit ca un nume feminin să reflecte echipa noastră diversă cu multe femei în roluri de conducere, acest nume părea apt”, a scris Howett.
Persefone ar transporta 11 instrumente, toate bazate pe instrumente zburate pe misiunile anterioare, dar cu unele modificări. Întrebarea principală la care ar căuta să răspundă ar fi dacă Pluto are astăzi un ocean subteran.
Dacă această întrebare ar fi fost pusă înainte ca New Horizons să fie expirat, majoritatea oamenilor de știință ar fi spus că este puțin probabil. În timp ce multe lumi înghețate pot începe cu un strat apos, acesta îngheață în timp. Să rămână lichid pentru viața de 4,5 miliarde de ani a Sistem solarOceanul acela trebuie să rămână cald.
Înrudite: Spiri de dimensiuni de zgârie-nori de gheață de metan pot înconjura ecuatorul lui Pluto
Unele luni se flexează constant în timp ce interacționează gravitațional cu planeta gazdă și cu lunile vecine, împiedicându -și oceanul să înghețe. Charon, cea mai mare lună a lui Pluto, este aproape la fel de masivă ca Pluton; Adesea sunt numite „planetă dublă” (deși niciuna nu întâlnește Criterii pentru o planetă) Charon ar putea să -l păstreze pe Pluton cald, dacă oceanul ar avea o componentă suficient de mare de apă pentru a -și scădea punctul de îngheț, cred oamenii de știință.
Abia când New Horizons a dezvăluit suprafața remarcabil de tânără, ușor crată a lui Pluton, majoritatea oamenilor de știință au început să ia în considerare posibilitatea unui ocean (deși unii au făcut -o înainte de sosirea navei spațiale). New Horizons a studiat Pluton în profunzime doar câteva ore, deși a continuat să observe planeta pitică luni înainte și după abordarea sa cea mai apropiată.
Persefone, în schimb, și-ar propune să intre pe orbita în jurul lumii minuscule timp de puțin peste trei ani, permițând vederi mai lungi mai lungi. “Nu există niciun înlocuitor pentru proximitate”, a declarat Alan Stern, investigatorul principal al New Horizons, Alan Stern, la aceeași conferință.
Ce ar fi studiat Persefone
Persefone ar studia forma lui Pluto de a vâna semnele unei bomboane de fosile de povestire – un „burtă de bere” de feluri cauzate când gravitaţie trage pe masa unei lumi. Bulgurile se formează mai ușor atunci când straturile sunt lichide și pot fi înghețate în loc. New Horizons nu a observat o astfel de acumulare, dar Persefone ar trimite un instrument mai sensibil care ar putea face o examinare mai detaliată.
“Această misiune ar trebui să poată imagina întregul Pluton”, a spus Howett la conferință. „Ar trebui să fie fenomenal”.
Persefone ar căuta, de asemenea, să determine compoziția lui Pluto și Charon, folosind măsurători de gravitate și topografie similare cu cele luate din Enceladus de Luna lui Saturn și, potențial, să calculeze grosimea straturilor interne de gheață.
Pluto suferă de o iarnă de un secol de-a lungul secolului, iar Persefone ar ajunge în grosimea ei. O mare parte din planeta pitică ar fi protejată în întuneric, astfel încât misiunea ar necesita instrumente capabile să privească prin voal. Camerele de luat vederi ar mapa suprafața întregii lumi într -o adâncime mai mare și în diferite lungimi de undă, inclusiv jumătatea care a fost învăluită atunci când New Horizons a parcurs trecutul. Aceștia ar căuta hotspot -uri, semne de activitate în curs și erupții care ar putea indica un interior cald, precum și să caute indicii că suprafața s -a schimbat de la observațiile din 2015. De asemenea, aceștia ar oferi un număr de crater mai detaliat atât pe Pluton, cât și pe Charon, ceea ce ar ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine cât de activă a fost centura Kuiper de -a lungul anilor.
Deși lumile înghețate abundă în sistemul solar, atât Pluto, cât și Charon au caracteristici neobișnuite de suprafață. În regiunea Tartarului Dorsa Pluto, lamele de gheață metan acoperă suprafața. Oamenii de știință bănuiesc că aceste vârfuri formate din sublimare, deoarece metan a sărit instantaneu de la solid la gaz, dar acest lucru nu este definitiv. Și Charon are un munte ciudat de gheață scufundat într -o groapă înghețată – o caracteristică unică printre vârfurile înghețate. Ambele suprafețe sunt acoperite cu ICE exotice, iar o înțelegere a proprietăților lor la temperaturile frigide de pe Pluto ar fi o componentă cheie a misiunii.
Înrudite: James Webb Space Telescopul descifrează originile lui Pluto’s Icy Moon Charon
În 1988, astronomii au observat o atmosferă neplăcută în jurul Pluto, dar compoziția sa i -a evitat. New Horizons a răspuns la întrebări chiar și pe măsură ce a ridicat mai mult. Curios, se pare că Pluto aruncă încet o parte din atmosfera sa pe Charon, creând un pol roșu distinctiv care poate schimba emisferele în timp. Unul dintre obiectivele cheie ale Persefonei ar fi efectuarea unei detectări directe a compoziției atmosferei prin spectrometrie de masă.
Persefone ar studia, de asemenea, spațiul din jurul lumii minuscule. Pluton este atât de departe de lumina de la soare Durează puțin peste 5,5 ore pentru a ajunge la el. Din Pluton, soarele este un loc asemănător pe cer.
Charon nu ar fi singura lună vizată de misiune. Timpul de lansare al lui Persefone ar determina câte dintre lunile mai mici pe care le -ar putea observa, dar probabil ar arunca o privire bună și asupra celorlalți patru sateliți.
New Horizons a dezvăluit benzi de gheață de apă pe Nix, Hydra și Kerberos, precum și indicii de amoniac pe Nix și Hydra. Persefone ar lua un spectre mai detaliat pentru aceste trei, precum și pentru Styx și ar încerca să stabilească cât de multe dintre suprafețele lor, împreună cu Charon, sunt pline de resturi din coliziunea care le -a format probabil. Deși cele mai bune observații ale sateliților mai mici ar fi, cel mai probabil, ale lunii apropiate și cel mai rău dintre luna exterioară a lui Pluto, Hydra, ar putea fi posibilă un zbor al lui Kerberos sau Hydra, în funcție de momentul în care misiunea a fost lansată și a ajuns la Pluto.
Persefone va rămâne la Pluto timp de puțin peste trei ani de pământ. În acea perioadă, nava spațială ar putea folosi orbite în jurul sistemului binar pentru a -l arunca în cele din urmă din pereche.
Extinderea misiunii cu un an ar permite navei spațiale să viziteze un alt obiect Kuiper Belt, la fel cum New Horizons l -a vizitat pe Arrokoth după Flyby Pluton. O astfel de extensie ar depinde de momentul în care misiunea a fost lansată și a sosit, dar ar putea oferi o perspectivă semnificativă asupra resturilor rămase din formarea sistemului solar. Acest lucru ar oferi o mare randament științific, deoarece distanța obiectelor cu centură Kuiper le face dificilă să studieze de pe Pământ.
Pluto: următoarea generație
O întoarcere la Pluton nu ar fi o întreprindere casual. În timp ce a fost nevoie de noi orizonturi mai puțin de un deceniu pentru a face călătoria inițială, schimbările în alinierea planetară ar face ca zborul următor al vizitei să dureze puțin peste 27,5 ani și ar necesita cinci generatoare termoelectrice de radioizotop de generație următoare (NGRTG), baterii nucleare care utilizează decăderea materialului radioactiv la alimentarea spațialului. Durata de viață extinsă a călătoriei ar necesita mai multe NGRTG -uri pentru a menține lucrurile calde la temperaturile de îngheț ale spațiului. Aceasta este o întrebare mare într -un moment în care Plutoniul pentru Spaceflight este încă la un nivel premium. În prezent, obiectivul NASA este de a crea 1,5 kilograme de plutoniu pe an; Utilizarea actuală a RTG -urilor 4,8 kilograme.
Aceasta ar necesita o investiție semnificativă în plutoniu pentru explorarea exterioară a planetelor. De asemenea, ar fi nevoie de o investiție financiară. Prețul estimat pentru misiunea Persefone este de 3 miliarde de dolari, a spus Howett în prezentarea ei.
Cu potențialul unei misiuni de jumătate de secol, nava spațială poartă mai multe sisteme de rezervă. Dar Stern a subliniat că, deși perioada de timp este lungă, nu este nevăzută. NASA Telescopul spațial Hubble funcționează încă după 35 de ani, la fel și navele spațiale Voyager 1 și 2 ale NASA, care a fost lansată acum 48 de ani.
O altă provocare pentru misiunea Persefone se referă la oamenii care lucrează la ea. Cu potențialul unei misiuni de 50 de ani, cercetătorii estimează că Persefone ar fi o misiune de trei generații care ar trece prin trei seturi de oameni de știință de-a lungul vieții lor de carieră. Informațiile și instruirea ar trebui să fie transmise de la o generație la alta. De fapt, Stern a spus că o implicare întârziată a fost una dintre cele mai grele părți ale planificării misiunii New Horizons.
„Știm cum să facem aceste lucruri”, a spus Stern. „Trebuie să ai răbdare și trebuie să planifici pentru asta”.
Oportunitățile de lansare pentru navele spațiale sunt disponibile în fiecare an între 2029 și 2032. După aceea, orbita lui Jupiter împiedică oportunitățile ulterioare pentru un deceniu complet.
Persefone a făcut parte din studiul de concept de misiune planetar al NASA, care finanțează o serie de proiecte pentru a permite studiului Decadal să ia decizii în cunoștință de cauză cu privire la potențialele misiuni viitoare.
“În timp ce cred că orice misiune care are nevoie de mai mult de un RTG se va lupta pentru a fi selectată în acest moment, cred că procesul de a face propunerea de misiune a fost util”, a spus Howett. Nu numai că propunerea a arătat că o astfel de misiune este valabilă, părți ale acesteia, cum ar fi turul orbital, ar putea fi folosită de alte misiuni.
Dar nu căutați Persefone pentru a zbura în viitorul apropiat: cererea de putere singură poate să o țină în afara cărților oficiale. Propunerea de misiune a lui Howett a fost una dintre mai multe solicitate să ajute la informarea sondajului decadal al NASA despre prioritățile și viabilitățile misiunilor viitoare.
Dar agenția spațială continuă să lucreze pentru îmbunătățirea RTG -urilor și a tehnologiei lor de sprijin. Howett speră că dezvoltările tehnologice în curs de desfășurare vor îmbunătăți șansele misiunii.
“Unul dintre lucrurile pe care le -a arătat Persefone a fost că întoarcerea la Pluto la orbită a fost posibilă, dar nu a fost ieftină”, a spus ea. „Ar trebui să fie o misiune la nivel-pilot”.