Da allora ilCassini missione entrò nel sistema di Saturno e iniziò a studiare le sue lune, Encelado è diventato una delle principali fonti di interesse. Una volta che la sonda ha rilevato pennacchi di acqua e molecole organiche che eruttavano dalla regione polare meridionale della luna, gli scienziati hanno iniziato a ipotizzare che Encelado potesse possedere un oceano di acqua calda al suo interno - proprio come l'Europa della luna di Giove e altri corpi nel nostro Sistema Solare.
In futuro, la NASA spera di inviare un'altra missione in questo sistema per esplorare ulteriormente questi pennacchi e l'interno di Encelado. Questa missione includerà probabilmente un nuovo strumento che è stato recentemente annunciato dalla NASA, noto come Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Questo strumento, che è stato proposto da un team del NASA Goddard Space Flight Center, ha recentemente ricevuto supporto per ulteriori sviluppi.
Prima del Cassini missione, gli scienziati hanno pensato che la superficie di Encelado fosse congelata solida. Però, Cassini i dati rivelarono una leggera oscillazione nell'orbita lunare che suggeriva la presenza di un oceano interno. Proprio come Europa, questo è causato dalle forze di marea che causano flessione nel nucleo, che genera abbastanza calore da trattenere acqua liquida all'interno. Intorno al polo sud, ciò si traduce nella rottura del ghiaccio e nella formazione di fessure.
Il Cassini La missione ha anche scoperto pennacchi provenienti da circa 100 diverse fessure che emettono continuamente particelle di ghiaccio, vapore acqueo, anidride carbonica, metano e altri gas nello spazio. Per studiarli più da vicino, la NASA ha sviluppato alcuni ambiziosi strumenti che si baseranno su onde millimetriche o onde a radiofrequenza (RF) per determinare la loro composizione e conoscere meglio l'oceano interno di Encelado.
Secondo il principale investigatore SELFI Gordon Chin, SELFI rappresenta un miglioramento significativo rispetto ai dispositivi con lunghezza d'onda submillimetrica esistenti. Una volta schierato, misurerà tracce di sostanze chimiche nei pennacchi di acqua e parti ghiacciate che periodicamente emanavano dalle fessure meridionali di Encelado, note anche come "strisce di tigre". Oltre a rivelare la composizione chimica dell'oceano, questo strumento indicherà anche il potenziale per sostenere la vita.
Sulla Terra, le prese d'aria idrotermali ospitano rigogliosi ecosistemi e sono persino sospettati di essere il luogo in cui la vita è emersa per la prima volta sulla Terra. Ecco perché gli scienziati sono così ansiosi di studiare l'attività idrotermale su lune come Encelado, dal momento che questi potrebbero rappresentare il luogo più probabile dove trovare la vita extra-terrestre nel nostro Sistema Solare. Come indicato da Chin in un comunicato stampa della NASA:
“Le lunghezze d'onda submillimetriche, che sono nel raggio di radio ad altissima frequenza, ci danno un modo per misurare la quantità di molti diversi tipi di molecole in un gas freddo. Possiamo scansionare tutti i pennacchi per vedere cosa sta uscendo da Encelado. Il vapore acqueo e altre molecole possono rivelare parte della chimica dell'oceano e guidare un veicolo spaziale sul percorso migliore per volare attraverso i pennacchi per effettuare direttamente altre misurazioni. "
Molecole come acqua, anidride carbonica e altri elementi trasmettono frequenze radio specifiche, a cui gli spettrometri submillimetrici sono sensibili. Le linee spettrali sono molto discrete e l'intensità con cui trasmettono può essere utilizzata per quantificare la loro esistenza. In altre parole, strumenti come SELFI non saranno solo in grado di determinare la composizione chimica dell'oceano interno di Encelado, ma anche l'abbondanza di tali sostanze chimiche.
Per decenni, gli spettrometri sono stati utilizzati nelle scienze spaziali per misurare le composizioni chimiche di pianeti, stelle, comete e altri obiettivi. Più recentemente, gli scienziati hanno tentato di ottenere spettri da pianeti distanti per determinare le composizioni chimiche delle loro atmosfere. Questo è fondamentale quando si tratta di trovare esopianeti potenzialmente abitabili, poiché il vapore acqueo, l'azoto e l'ossigeno sono tutti necessari per la vita così come la conosciamo.
L'esecuzione di scansioni nella banda del submillimetro è un processo relativamente nuovo, poiché gli strumenti sensibili al submillimetro sono complessi e difficili da costruire. Ma con l'aiuto dei finanziamenti per la ricerca e lo sviluppo della NASA, Chin e i suoi colleghi stanno aumentando la sensibilità dello strumento usando un amplificatore che aumenterà il segnale a circa 557 GHz. Ciò consentirà a SELFI di rilevare anche minime tracce di acqua e gas provenienti dalla superficie di Encelado.
Altri miglioramenti includono un sistema di elaborazione dati a radiofrequenza più efficiente dal punto di vista energetico e flessibile, nonché un sofisticato spettrometro digitale per il segnale RF. Quest'ultimo miglioramento utilizzerà circuiti programmabili ad alta velocità per convertire i dati RF in segnali digitali che possono essere analizzati per misurare le quantità di gas, le temperature e le velocità dai pennacchi di Encelado.
Questi miglioramenti consentiranno a SELFI di rilevare e analizzare contemporaneamente 13 diversi tipi di molecole, tra cui vari isotopi di acqua, metanolo, ammoniaca, ozono, perossido di idrogeno, anidride solforosa e cloruro di sodio (aka sale). Oltre a Encelado, Chin ritiene che il team possa migliorare sufficientemente lo strumento per le future missioni proposte. "SELFI è davvero nuovo", ha detto. "Questo è uno dei più ambiziosi strumenti submillimetrici mai costruiti."
Ad esempio, negli ultimi anni, gli scienziati hanno notato attività pennacchio proveniente dalla superficie di Europa. Anche qui, si ritiene che questa attività sia il risultato dell'attività geotermica, che invia alla superficie pennacchi di acqua calda dall'oceano interno della luna. La NASA spera già di esaminare questi pennacchi e quelli su Encelado usando il James Webb Space Telescope, che verrà distribuito nel 2019.
Un'altra possibilità sarebbe quella di equipaggiare il proposto Europa Clipper - che dovrebbe essere lanciato tra il 2022 e il 2025 - con uno strumento come SELFI. Il pacchetto di strumenti per questa sonda richiede già uno spettrometro, ma un'onda submillimetrica e un dispositivo RF migliorati potrebbero consentire uno sguardo più dettagliato ai pennacchi di Europa. Questi dati potrebbero a loro volta risolvere il dibattito decennale sulla capacità degli interni di Europa di sostenere la vita.
Nei prossimi decenni, una delle maggiori priorità dell'esplorazione spaziale è quella di indagare sui "mondi oceanici" del Sistema solare alla ricerca di segni di vita. A tal fine, la NASA e altre agenzie spaziali sono impegnate nello sviluppo degli strumenti necessari per annusare tutti gli indicatori chimici e biologici. Entro un decennio, con un po 'di fortuna, potremmo scoprire che la vita sulla Terra non fa eccezione, ma fa parte di una norma più ampia.
