V říjnu roku 2018 bude na oběžné dráze zahájen kosmický dalekohled James Webb (JWST). V rámci programu NASA Next Generation Space Telescope stráví JWST nadcházející roky studiem každé fáze kosmické historie. To bude zahrnovat zkoumání prvního světla vesmíru (způsobeného Velkým třeskem), prvních galaxií, které se vytvoří, a extra-solárních planet v blízkých hvězdných systémech.
Kromě toho všeho bude JWST věnován studiu naší sluneční soustavy. Jak nedávno oznámila NASA, dalekohled použije své infračervené schopnosti ke studiu dvou „oceánských světů“ v naší sluneční soustavě - Jupiterův měsíc Evropa a Saturnův měsíc Enceladus. Přispěje tak k pozorováním, která dříve provedli NASA Galileo aCassini orbity a pomáhají vést budoucí mise k těmto ledovým měsícům.
Měsíce byly vybrány vědcem, který pomohl vyvinout dalekohled (aka. Zaručené pozorovatelé času), a proto mají výsadu být mezi prvními, kdo jej použil. Europa a Enceladus byly přidány do seznamu cílů dalekohledu, protože jedním z primárních cílů dalekohledu je studium původu života ve vesmíru. Kromě hledání obyvatelných exoplanet chce NASA také studovat objekty v naší vlastní sluneční soustavě.
Jedním z hlavních zaměření budou potoky vody, které byly pozorovány proražení ledovými povrchy Enceladus a Europa. Od roku 2005 vědci věděli, že Enceladus má chřipky, které se pravidelně vypouští z jižní polární oblasti, chrlí vodu a organické chemikálie, které doplňují Saturnův E-kroužek. Od té doby objevil, že tyto oblaky sahají až do vnitřního oceánu, který existuje pod ledovým povrchem Enceladusu.
V roce 2012 astronomové používající Hubbleův vesmírný dalekohled detekovali podobné chocholy pocházející z Evropy. Tyto oblaky byly spatřeny pocházející z jižní polokoule Měsíce a bylo odhadováno, že dosáhnou až 200 km (125 mil) do vesmíru. Následující studie ukázaly, že tyto oblaky byly občasné a pravděpodobně pršely vodu a organické materiály z vnitřku zpět na povrch.
Tato pozorování byla obzvláště zajímavá, protože podpořily případ, kdy mají Evropa a Enceladus vnitřní, teplé vody oceány, které by mohly skrývat život. Tyto oceány jsou považovány za výsledek geologické aktivity v interiéru způsobené přílivovým ohýbáním. Na základě důkazů shromážděných Galileo a Cassini orbita, vědci se domnívají, že tyto povrchové oblaky jsou výsledkem stejných geologických procesů.
Přítomnost této aktivity může také znamenat, že tyto měsíce mají hydrotermální průduchy umístěné na jejich hranici jádro-plášť. Věří se, že na Zemi hrály hlavní roli při vzniku života hydrotermální průduchy (umístěné na dně oceánu). Jejich existence na jiných tělech sluneční soustavy je proto považována za možnou indikaci mimozemského života.
Úsilí o studium těchto „oceánských světů“ povede Geronimo Villanueva, planetární vědec v Goddard Space Flight Center NASA. Jak vysvětlil v nedávném tiskovém prohlášení NASA, on a jeho tým se budou zabývat některými základními otázkami:
"Jsou vyrobeny z vodního ledu?" Uvolňuje se horká vodní pára? Jaká je teplota aktivních oblastí a emitované vody? Měření dalekohledu Webb nám umožní řešit tyto otázky s bezprecedentní přesností a přesností. “
Tým Villanueva je součástí větší snahy o studium Sluneční soustavy, kterou vede Heidi Hammel - výkonná viceprezidentka Asociace univerzit pro výzkum v astronomii (AURA). Jak popsala kampaň „Ocean World“ společnosti JWST do časopisu Space Magazine prostřednictvím e-mailu:
"Budeme hledat podpisy oblaku aktivity na těchto oceánských světech i na aktivních místech." S blízkou infračervenou kamerou NIRCAM budeme mít jen dostatečné prostorové rozlišení, abychom rozlišili obecné regiony měsíců, které by mohly být „aktivní“ (vytváření oblaků). Použijeme také spektroskopii (zkoumání specifických barev světla) pro snímání přítomnosti vody, metanu a několika dalších organických druhů v oblakovém materiálu. “
Při studiu Evropy si Villanueva a jeho kolegové vezmou snímky Evropy s vysokým rozlišením pomocí blízké infračervené kamery JWST (NIRCam). Tyto budou použity ke studiu povrchu Měsíce a hledání horkých míst, která ukazují na chocholy a geologickou aktivitu. Jakmile je nalezen oblak, tým určí jeho složení pomocí blízkého infračerveného spektrografu Webb (NIRSpec) a středního infračerveného přístroje (MIRI).
Pro Enceladus bude tým analyzovat molekulární složení jeho oblaků a provádět širokou analýzu jeho povrchových rysů. Vzhledem k jeho malé velikosti nebude možné vysoké rozlišení povrchu, ale nemělo by to být problém od doby, kdy Cassini orbiter již mapoval většinu svého povrchového terénu. Vše řečeno, Cassini strávil posledních 13 let studiem systému Saturn a 15. září ukončí svou misi „Grande Finale“.
Tyto průzkumy, jak se doufá, najdou důkazy o organických podpisech v oblacích, jako je metan, ethanol a ethan. Abychom byli spravedliví, neexistují žádné záruky, že pozorování JWST se budou shodovat s oblaky pocházejícími z těchto měsíců, nebo že emise budou mít dostatek organických molekul v nich, aby byly detekovatelné. Tyto ukazatele mohou být navíc způsobeny geologickými procesy.
JWST však jistě poskytne důkazy, které vědcům umožní lépe charakterizovat aktivní regiony těchto měsíců. Předpokládá se také, že bude schopna určit místa, která budou zajímavá pro budoucí mise, jako je mise NASA Europa Clipper. Tato mise, která se má skládat z oběžné dráhy a přistávacího zařízení, se očekává, že bude zahájena někdy ve 20. letech 20. století, se pokusí zjistit, zda je Evropa obyvatelná.
Jak vysvětlil Dr. Hammel, studium těchto dvou „oceánských měsíců“ má také přispět k lepšímu pochopení původu života ve vesmíru:
"Předpokládá se, že tyto dva oceánské měsíce poskytují prostředí, které může skrývat život na vodní hladině, jak jej známe." V tomto bodě je otázka života jinde zcela neznámá, i když existuje spekulace. JWST nás může přiblížit k porozumění těmto potenciálně obyvatelným prostředím a doplnit robotické mise kosmických lodí, které jsou v současné době ve vývoji (Europa Clipper) a mohou být plánovány do budoucna. Současně bude JWST zkoumat daleko vzdálenější potenciálně obyvatelná prostředí planet kolem jiných hvězd. Tyto dvě linie zkoumání - místní a vzdálené - nám umožňují dosáhnout významného pokroku při hledání života jinde. “
Jakmile bude JWST nasazen, bude nejmocnějším vesmírným dalekohledem, jaký byl kdy postaven, a spoléhal se na osmnácti segmentová zrcadla a sadu nástrojů pro studium infračerveného vesmíru. Ačkoli to nemá nahradit Hubbleův vesmírný dalekohled, v mnoha ohledech je přirozeným dědicem této historické mise. A určitě se očekává, že se rozšíří o mnoho z největších objevů Hubbleova těla, v neposlední řadě z nich jsou zde ve Sluneční soustavě.
Nezapomeňte si prohlédnout toto video o druzích spektrografických dat, které JWST poskytne v následujících letech, se svolením NASA:
