https://bodybydarwin.com
Slider Image

Robot panas ini akan membantu kita menemukan kehidupan di bulan es

2021

Bulan-bulan yang mengorbit Jupiter dan Saturnus terletak jauh dari kehangatan matahari. Sebagian besar tidak memiliki atmosfer, dan banyak yang tertutup oleh lapisan es yang tebal beberapa mil. Mereka juga yang terbaik untuk menemukan kehidupan di tata surya kita. Di bawah kerak beku terletak samudera luas, dan badan antariksa di Amerika Serikat dan sekitarnya sedang bekerja keras pada robot yang suatu hari akan mengunjungi mereka.

"Di masa lalu kami mengasumsikan ada zona Goldilocks antara Venus dan Mars di mana Anda akan menemukan air cair, dan ... ini adalah satu-satunya tempat di tata surya di mana Anda akan menemukan kehidupan, " kata Hari Nayar, pemimpin kelompok robot yang berfokus di dunia samudra di Jet Propulsion Laboratory NASA di Pasadena, California, tetapi Europa Jupiter dan bulan Saturnus Enceladus tampaknya memiliki bahan-bahan utama untuk kehidupan — banyak air cair, makanan, dan energi dari ventilasi laut dalam.

Kehidupan ini, jika ada, tidak akan mudah dijangkau. Kemungkinan besar ditemukan berenang jauh di bawah permukaan lautan asing yang sangat dingin. Tapi begitu pesawat ruang angkasa melakukan perjalanan ke tata surya luar dan berhasil mendarat di Europa atau Enceladus, itu masih akan jauh di atas perairan ini. Probe robot harus menggali ke dalam es, menggali melalui lingkungan yang hampir sedingin nitrogen cair.

Ada beberapa cara berbeda untuk menembus benteng es ini. NASA baru-baru ini mengumumkan bahwa mereka sedang menguji prototipe baru untuk robot yang akan menjelajahi dunia beku, termasuk penyelidikan yang akan memotong es dan memanaskan serutan dalam jeroan roti bakar. Para peneliti di Jerman telah mengembangkan robot yang akan melelehkan es apa pun di jalurnya. Dan itu bukan satu-satunya ide.

Para insinyur di balik robot-robot ini juga tidak akan puas dengan probe yang langsung menggali ke bawah. Kreasi mereka harus menavigasi dan menembakkan sampel kembali ke permukaan, di atas terowongan selama berbulan-bulan atau lebih. Inilah cara penyelidikan pemberani ini akan menangani dunia es dan mencari kehidupan.

Apa yang terbaring dibawah

Jika ada kehidupan di Europa atau Enceladus, itu akan menjadi mikroskopis. "Mungkin tidak ada paus atau cumi-cumi raksasa atau bahkan cacing tabung kecil atau semacamnya di sana, " kata Cynthia Phillips, ahli geologi planet di Jet Propulsion Laboratory. "Kami pikir tidak ada cukup energi untuk menggerakkan kehidupan multiseluler."

Tetapi ventilasi di dasar laut akan menjadi rumah yang menjanjikan bagi mikroba alien (dan merupakan ekosistem yang sama di mana kehidupan di Bumi mungkin telah dimulai). Dan di mana pun ventilasi ini berada, jika mereka menyimpan kehidupan, maka jejak-jejak kehidupan itu akan bepergian jauh.

"Di lautan Bumi, jika Anda mengambil meter kubik air apa pun di lautan, itu [mungkin] memiliki bahan genetik dari sebagian besar organisme di Bumi, " kata Brian Wilcox, seorang insinyur luar angkasa di Laboratorium Jet Propulsion. Hal yang sama harus berlaku untuk lautan Eropa atau Enceladus. Jadi ketika probe kami akhirnya mencapai laut, setiap tetes air yang mereka tangkap haruslah mencerahkan.

"Jika Anda memiliki instrumen yang cukup baik yang dapat menemukan hal-hal dengan konsentrasi yang sangat rendah, maka Anda cukup dijamin menemukan molekul biologis jika mereka ada, " kata Wilcox.

Namun, ini membatasi beberapa probe yang dapat kami kirim. Karena robot secara definisi akan mencari kehidupan, ia harus mengikuti aturan ketat untuk menghindari membawa mikroba Bumi bersama untuk perjalanan. Sebelum mendarat, itu akan disterilkan pada suhu yang membakar sehingga tidak ada yang bisa bertahan - bahkan elektronik modern. NASA sedang mempertimbangkan probe yang mengandalkan grafit sederhana dan motor tembaga seperti yang ditemukan pada abad ke-19. "Anda dapat membuat motor dari tipe yang digunakan 120 tahun yang lalu, semuanya sudah tidak digunakan lagi hari ini yang akan selamat dari pemecatan ini, " kata Wilcox.

Seorang pendarat dapat terhindar dari pembersihan paling keras ini, karena tidak akan pernah menyentuh lautan. Jadi di situlah elektronik yang benar-benar mengontrol probe dan menganalisis air yang dikumpulkannya kemungkinan akan berada. "Penyelidikan semacam ini seperti boneka pada ujung tali dan tidak memiliki kecerdasan sendiri, kata Wilcox." Kita harus menempatkan perlindungan planet di depan dan di tengah, karena itu benar-benar yang paling sulit dari semua masalah. "

Mengiris dan memotong

Di Bumi, kita mempelajari es tebal di tempat-tempat seperti Antartika dan Greenland menggunakan bor atau probe yang tenggelam lebih dalam dengan memanaskan es di sekitar mereka sampai mencair.

Itu tidak akan bekerja pada bulan-bulan Jupiter dan Saturnus. "Hampir mustahil [untuk berpikir] kita bisa mengirimkan peralatan pengeboran ke bulan es, " kata Bernd Dachwald, seorang profesor teknik astronautika di Universitas Aachen Ilmu Pengetahuan Terapan di Jerman.

Dan es ratusan derajat di bawah titik beku. "Pada dasarnya akan menghilangkan semua panas itu, " kata Nayar. Penyelidikan yang dia, Wilcox, dan rekan-rekan mereka pikirkan, tetap memanaskan semuanya di dalam, di mana ia tidak bisa bocor.

Probe menggunakan gergaji pemutar berputar untuk memotong es, dan driver tumpukan untuk memalu dirinya sendiri lebih dalam ke dalam lubang. Probe dapat mengarahkan dengan memotong lebih dalam ke es di satu sisi dari yang lain. Keripik es, sementara itu, dilemparkan ke tubuh terisolasi probe untuk dicairkan. "Seluruh tubuh probe pada dasarnya adalah botol vakum, seperti botol termos yang akan membuat minuman Anda hangat sepanjang hari, " kata Wilcox.

Panas akan datang dari plutonium (jenis yang menggerakkan Curiosity Rover dan pesawat ruang angkasa lainnya, bukan jenis yang digunakan untuk membuat senjata nuklir). Sebagian besar air yang meleleh akan dipompa keluar dari belakang. Tetapi probe juga dapat mengumpulkan sampel air dalam kaleng kecil, dan menembaknya kembali ke permukaan melalui tabung aluminium di dalam tambatannya.

Setelah air yang meleleh membeku kembali menjadi es, itu akan mengunci tambatan ini di tempatnya. Itu berarti probe harus membawa kabel sendiri daripada menariknya dari permukaan. Ini juga berarti bahwa probe tidak dapat diseret kembali ke permukaan. “Itulah alasan lain mengapa alat ini harus disterilkan sepenuhnya di luar bayang-bayang keraguan, karena itu akan berada di sana selamanya, ” kata Wilcox.

Buat seperti tahi lalat

Penyelidikan lain yang ditujukan untuk dunia beku adalah IceMole, yang sedang dikembangkan untuk proyek Enceladus Explorer German Space Agency (DLR). Dengan panjang sekitar 6, 5 kaki, ukurannya tidak sekecil yang sama, meskipun desainernya berencana untuk membuat generasi mendatang lebih pendek dan lebih ringan. Mereka telah menguji kekuatannya di Antartika dan daerah es lainnya.

IceMole terutama merupakan probe meleleh, yang artinya akan memanaskan es melalui es. Ini membutuhkan banyak energi, jadi probe mungkin akan menarik kekuatannya dari generator nuklir berukuran kulkas di permukaan. Namun, mol mekanis juga dilengkapi dengan sekrup es. "Kekuatan ini menekan kepala leleh dengan kuat pada es, sehingga Anda selalu memiliki kontak panas yang sangat baik, " kata Dachwald, yang telah bertahun-tahun merancang dan menyempurnakan probe.

Satu masalah dengan probe lelehan reguler adalah bahwa debu atau pasir yang tertanam di es dapat tenggelam ke dasar air yang meleleh di depan robot dan menumpuk. Akhirnya, probe dihadapkan dengan sebuah plug dari lumpur yang tidak bisa dipanaskan dan macet. IceMole akan menghindari bencana ini karena sekrup esnya dapat menyeretnya melalui es yang kotor. Desainernya telah menguji probe di tanah dan es yang kaya sedimen di Danau Hoare di Antartika — IceMole melambat, tetapi tidak berhenti. Sekrup es yang praktis juga berlubang sehingga dapat menyeruput sampel.

Seperti robot yang diusulkan NASA, IceMole dapat beralih jalur. Dengan mengarahkan lebih banyak panas ke satu sisi kepalanya yang meleleh, IceMole dapat dipaksa melengkung. “Mereka tidak sebagus tahi lalat yang sebenarnya, tetapi kami memiliki radius belokan sekitar 10 meter dan ini harus cukup untuk menghindari rintangan besar, ” kata Dachwald.

Ini akan menggunakan beberapa instrumen berbeda untuk bernavigasi, dan bahkan dapat meleleh ke atas. Itu berarti, mungkin, IceMole dapat menemukan jalannya kembali ke permukaan.

Lingkungan yang tidak bersahabat

Europa dan Enceladus bukanlah tempat yang ramah, bahkan selain dari hawa dingin yang menghukum. Robot yang berkeliaran di permukaan akan menanggung beban kondisi ekstrem ini.

Untuk satu hal, mereka akan terlalu jauh dari matahari untuk mengandalkan tenaga surya. Dan es mungkin tidak mudah untuk dikendarai. Europa dan Enceladus diperkirakan menembak gumpalan uap air yang membeku dan jatuh ke tanah sebagai butiran kecil. "Bahan ini akan berperilaku seperti bukit pasir di padang pasir yang tidak saling menempel, sehingga Anda bisa dengan mudah tenggelam, " kata Nayar, yang timnya merancang bajak ringan yang menyerupai kereta gundukan pasir.

Europa diledakkan dengan radiasi dari medan magnet Jupiter yang akan membunuh manusia yang tidak terlindungi dalam 10 menit. Ini tidak terlalu bagus untuk robot. "Permukaan pada dasarnya hanya dihantam dengan partikel radiasi yang dibebankan yang akan sangat merusak segala jenis pesawat ruang angkasa, kata Phillips.

Robot apa pun di darat akan membutuhkan pelindung untuk melindunginya dari serangan ini. Ini mungkin tidak tampak seperti masalah untuk probe jauh di bawah, dilindungi oleh es. Tetapi mereka masih akan bergantung pada peralatan di permukaan, yang harus bertahan sementara probe perlahan-lahan menembus mil es.

Dan es itu sendiri akan menghadirkan cobaan sendiri. Mungkin bukan air murni. "Masalahnya adalah kita tidak tahu apa komposisi sebenarnya dari bahan yang akan menjadi Nayar mengatakan. Sebuah robot bisa mengarahkan di sekitar batu atau celah, atau menemukan bahan kimia korosif seperti asam sulfat.

"Untuk memiliki sesuatu yang berfungsi selama beberapa bulan atau bahkan bertahun-tahun melalui es, melalui lingkungan yang tidak diketahui dan kegagalan sekecil apa pun dapat menyebabkan hilangnya misi, ini menantang, " kata Dachwald.

NASA dapat mengirim probe untuk uji lapangan di tempat-tempat seperti Antartika atau Greenland untuk memastikan mereka siap. Tetapi dibandingkan dengan Europa atau Enceladus, belantara es ini adalah cakewalk. Para insinyur harus meniru beberapa kondisi paling keras dari dunia es di lab, menggunakan ruang khusus dingin dan hampa udara serta hamparan es super dingin.

Meskipun kerepotan, perjalanan melalui es memiliki kelebihan. Probe tidak dapat dengan mudah mencairkan jalannya melalui batuan padat. "Kami benar-benar ingin melelehkan es, karena sangat mudah menangani air cair, " kata Wilcox.

Dan setiap sampel yang dikumpulkan probe pada perjalanannya akan mudah disaring. "Di suatu tempat seperti Mars atau Bulan di mana itu benar-benar sampel berbatu, Anda harus ... memecah batu sehingga Anda dapat mempelajari apa yang ada di dalamnya, " kata Phillips. Sampel es hanya bisa dipanaskan. "Itu cara mudah untuk memisahkan es dari bahan non-es."

Matang untuk dijelajahi

Sama menggiurkannya dengan Europa dan Enceladus, kita tidak perlu membatasi eksplorasi kita pada dua bulan ini. Ada banyak benda berpotensi berair di luar Bumi — Mars, asteroid besar, Pluto, dan bulan-bulan lainnya seperti Saturnus Titan atau bulan-bulan Jovian Ganymede dan Callisto. "Ada puluhan dunia di tata surya luar di mana Anda dapat menggunakan arsitektur yang sangat mirip, kata Phillips.

Jenis pendarat, penjelajah, dan akhirnya probe yang sama dapat membawa semua dunia ini dalam jangkauan kita. Bagaimana tepatnya teknologi ini akan terlihat masih belum pasti. "Kami tidak memiliki solusi terbukti yang lebih baik daripada solusi lainnya, " kata Nayar. Ini adalah lingkungan yang sangat berbeda dari yang lain yang pernah kami kunjungi.

Kita akan belajar lebih banyak tentang dunia yang jauh ini saat informasi baru datang dari misi seperti Cassini dan Europa Clipper yang direncanakan. Ini akan membuatnya lebih mudah untuk merancang probe yang suatu hari akan menggali di bawah permukaan es mereka.

Ini akan beberapa tahun sebelum robot-robot ini turun di Europa atau Enceladus; penyelidikan ke Europa mungkin tidak akan diluncurkan sebelum 2028. Tapi itu tidak berarti penyelidikan ruang-terikat tidak dapat membantu lebih dekat ke rumah - ada banyak penelitian es yang bisa kita lakukan di sini di Bumi. "Akan sedikit sedih jika Anda menginvestasikan uang hanya dalam demonstrasi teknis tanpa ilmu pengetahuan, " kata Dachwald. Dia dan krunya telah menggunakan IceMole untuk mengambil sampel bakteri di Blood Falls di Antartika, tempat reservoir air asin penuh dengan bakteri yang kurang dipahami yang telah diasingkan dari dunia luar selama lebih dari 1 juta tahun.

Dan kita akan memiliki banyak peluang lain untuk menguji kelayakan ruang penyelidikan dan membuatnya bekerja pada saat yang sama. Di bawah lapisan es Antartika, ada danau yang belum dieksplorasi. Kami masih tidak tahu seberapa jauh kehidupan meluas ke dalam es, atau seberapa baik itu bisa bertahan hidup di padang gurun yang beku ini. "Jika kita ingin tahu apakah kehidupan bisa ada di es di planet lain dan bulan kita harus mencari tahu kondisi kelahiran" di bumi untuk kehidupan di es, "kata Dachwald.

Pindah, Pluto, DeeDee adalah planet kerdil (potensial) baru di kota

Pindah, Pluto, DeeDee adalah planet kerdil (potensial) baru di kota

Mars mungkin dihuni lebih lama dari yang kita duga

Mars mungkin dihuni lebih lama dari yang kita duga

Ini adalah apa yang tampak seperti Amerika sebelum EPA membersihkannya

Ini adalah apa yang tampak seperti Amerika sebelum EPA membersihkannya