Les scientifiques et les ingénieurs de la NASA ont conçu et envisagent de construire un ambitieux instrument à ondes submillimétriques ou radio pour étudier la composition des geysers crachant de la vapeur d'eau et des particules glacées du pôle sud de la petite lune de Saturne, Encelade.

L'équipe du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a récemment reçu un soutien pour faire progresser les technologies nécessaires à l'instrument submillimétrique Encelade Life Fundamentals, ou SELFI. Cet instrument de télédétection représente une amélioration significative par rapport à l'état de l'art actuel des dispositifs de longueur d'onde submillimétrique, a déclaré le chercheur principal de SELFI, Gordon Chin.

SELFI est conçu pour mesurer les traces de produits chimiques dans les panaches de vapeur d'eau et de particules glacées qui émanent des fissures, également connu sous le nom de rayures de tigre, sur Encelade, La sixième plus grosse lune de Saturne. En étudiant les panaches, les scientifiques pensent qu'ils peuvent extrapoler la composition de l'océan qui se trouve sous la croûte glacée de la lune et son potentiel d'héberger la vie extraterrestre.

Encelade a intrigué les scientifiques depuis que la mission Cassini de la NASA, récemment terminée, a découvert les panaches qui crachent continuellement des particules, vapeur d'eau, gaz carbonique, méthane, et d'autres gaz provenant d'environ 100 sites à la surface de la lune. Bien que les scientifiques aient d'abord pensé qu'Encelade était un solide gelé, Les données de Cassini ont révélé une légère oscillation dans l'orbite de la lune qui suggère la présence d'un océan global sous la glace. Les forces de marée de Saturne semblent tirer et serrer Encelade, générant suffisamment de chaleur pour retenir l'eau liquide à l'intérieur et fissurer la coquille glacée. Cela forme des fissures à partir desquelles des jets d'eau jaillissent dans l'espace.

La question à laquelle les scientifiques veulent finalement répondre est de savoir si la vie existe à Encelade ou sur d'autres mondes glacés du système solaire extérieur. Au fond des océans de la Terre, les sources hydrothermales prospèrent avec la vie. Encelade a-t-il des cheminées hydrothermales chaudes au fond de son océan qui pourraient soutenir la vie ?

"Longueurs d'onde submillimétriques, qui sont dans la gamme de la radio à très haute fréquence, nous donnent un moyen de mesurer la quantité de nombreux types différents de molécules dans un gaz froid. On peut scanner tous les panaches pour voir ce qui sort d'Encelade, " a déclaré Chin. " La vapeur d'eau et d'autres molécules peuvent révéler une partie de la chimie de l'océan et guider un vaisseau spatial sur le meilleur chemin pour voler à travers les panaches et effectuer directement d'autres mesures. "

"Comme régler une station de radio"

« Des molécules telles que l'eau et le monoxyde de carbone, et d'autres, sont comme de petites stations de radio qui diffusent sur des fréquences très précises qui disent, 'Hey, je suis de l'eau, je suis monoxyde de carbone, '" Chin continua, ajoutant qu'un spectromètre submillimétrique sensible à ces longueurs d'onde équivaut à syntoniser une station de radio avec un indicatif d'appel moléculaire spécifique. "Les raies spectrales sont si discrètes que nous pouvons identifier et quantifier les produits chimiques sans aucune confusion, " a ajouté Paul Racette, un ingénieur Goddard qui sert d'ingénieur système en chef de l'effort.

Utilisé en science spatiale sur toutes les bandes de longueur d'onde ou de fréquence, les spectromètres peuvent analyser la composition chimique des gaz et des solides des planètes, étoiles, comètes, et d'autres cibles, en dire beaucoup aux scientifiques sur leurs propriétés physiques. Le réglage de la bande submillimétrique est relativement nouveau en raison de la complexité de la construction d'instruments sensibles au submillimètre.

Avec le financement de la recherche et du développement de la NASA, Chin et son équipe augmentent la sensibilité de l'instrument avec un amplificateur pour amplifier le signal dans la région autour de la fréquence 557 GHz qui a le signal le plus fort de l'eau. Cela améliorera la capacité de mesurer même des quantités infimes d'eau et des traces d'autres gaz, même aux températures froides, et explorez tout le système d'évents de surface sur Encelade, dit Racette.

L'équipe crée également un système de traitement des données par radiofréquence (RF) plus économe en énergie et plus flexible, ainsi qu'un spectromètre numérique sophistiqué pour le signal RF. Le spectromètre numérique utilisera des circuits programmables à grande vitesse pour convertir RF en signaux numériques qui peuvent être analysés pour mesurer les quantités de gaz des panaches, températures, et les vitesses.

En raison de ces améliorations, SELFI pourra détecter et analyser simultanément 13 espèces moléculaires, y compris l'eau sous diverses formes isotopiques ainsi que le méthanol, ammoniac, ozone, peroxyde d'hydrogène, le dioxyde de soufre, et chlorure de sodium, le sel de table chimique qui rend les océans de la Terre salés.

"SELFI est vraiment nouveau, " Chin a dit, ajoutant qu'il pense que l'équipe peut suffisamment améliorer l'instrument pour le proposer pour une future mission. "C'est l'un des instruments submillimétriques les plus ambitieux jamais construits."