Každý den obrátí miliony lidí na celém světě svůj mobilní telefon vstříc své tváři, aby stisknutím spouště vytvořili další exemplář fenoménu posledních let – selfie. Když však z tohoto názvu škrtneme poslední písmeno, dostaneme se k SELFI, což už se tématicky na náš portál hodí mnohem více. SELFI je totiž návrh přístroje, který pracuje na submilimetrových vlnách a mohl by pomoci prozkoumat složení gejzírů, které z jižního pólu Saturnova měsíce Enceladu vyvrhují vodní páru a ledové částice.

Za návrhem stojí odborníci z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Maryland, kteří nedávno získali podporu a mohli tak pokračovat ve vývoji zařízení Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Jedná se o přístroj určený k dálkovému, tedy bezkontaktnímu průzkumu, který představuje významné zlepšení oproti současným nejkvalitnějším přístrojům v pásmu submilimetrových vln. SELFI byl navržen tak, aby měřil stopy chemických látek ve výtryscích, které se derou z povrchových puklin na šestém největším měsíci, který krouží kolem Saturnu.

Vědci očekávají, že pokud budou moci prozkoumat tyto výtrysky, použijí nasbíraná data k extrapolaci složení podpovrchového oceánu, který se skrývá pod silnou ledovou krustou a teoreticky by mohl hostit mimozemský život. Enceladus zajímá vědce už dlouhé roky – od chvíle, kdy sonda Cassini objevila výtrysky, které tryskají z téměř stovky míst a do okolí vyvrhují částice, vodní páru, oxid uhličitý, metan a další plyny. Dříve se čekalo, že Enceladus bude zmrzlé, geologicky mrtvé těleso. Cassini však zjistila, že se měsíc na oběžné dráze lehce vrtí, což by naznačovalo přítomnost globálního podpovrchového oceánu.

Slapové síly Saturnu natahují a mačkají Enceladus, což možná generuje dostatek tepla k udržení vnitřního oceánu v tekutém skupenství i to, že se pukliny neuzavřou – viz náš podrobnější článek na toto téma. Vědce však zajímá, zda tento oceán hostí život či nikoliv. Navíc ve sluneční soustavě je více ledových světů, takže objev na jednom místě může pomoci hledání jinde. Víme, že na dně pozemských oceánů existují hydrotermální výtrysky, které překypují životem. Má něco podobného i Enceladus? A mohl by u nich existovat život?

„Submilimetrové vlny, které odpovídají velmi vysokým radiovým frekvencím, nám umožní změřit množství mnoha různých druhů molekul v chladném plynu. Můžeme naskenovat celý výtrysk a uvidíme, co přesně z Enceladu vychází,“ popisuje Gordon Chin, který stojí v čele týmu, který vyvíjí SELFI a dodává: „Vodní pára a další molekuly mohou odhalit chemické procesy, které probíhají v oceánu. Díky tomu se můžeme rozhodnout, kudy přesně vést průlet skrz výtrysk, abychom mohli provést přímá měření vyvržených látek.“

A jak má vlastně SELFI fungovat, to už popíše Gordon Chin: „Můžeme říct, že molekuly jako je voda nebo oxid uhelnatý a mnohé další, jsou jako malé rádiové stanice, které vysílají na velmi specifických frekvencích.“ Submilimetrový spektrometr je na tyto vlnové délky citlivý a hledání pak připomíná ladění rádia se specifickou frekvencí. „Spektrální čáry jsou natolik oddělené, že můžeme nejen identifikovat, ale i kvantifikovat jednotlivé chemikálie bez jakéhokoliv zkreslení,“ doplnil Paul Racette z Goddardova střediska, který se na SELFI podílí jakožto hlavní systémový inženýr.

Spektrometry pro nejrůznější vlnové délky nebo frekvenční pásma se v kosmickém výzkumu používají již dlouhé roky. Nepotřebují kontakt s měřeným materiálem, takže jim nedělá problém zjistit složení plynů i pevných látek na povrchu planet, měsíců, malých těles jako jsou komety a asteroidy, nebo vzdálených hvězd. Když pak vědci znají chemické složení látek v daném tělese, mohou mnohem lépe pochopit jeho fyzikální vlastnosti. Využití submilimetrových vln je ve spektroskopii relativně novým oborem, protože postavit takový přístroj je hodně komplexní záležitost.

Odborníci z Goddardova střediska zvýšili citlivost svého přístroje přidáním zesilovače, který cílí na specifickou oblast kolem frekvence 557 GHz – právě v této oblasti má voda nejsilnější signál. Díky zesilovači tak bude SELFI schopen detekovat i extrémně drobné množství vody a stopy některých plynů i za velmi nízkých teplot, které u Enceladu panují. Vědci by s tímto přístrojem mohli prozkoumat celý povrchový systém procesů na Enceladu.

Stejný tým pracuje i na energeticky efektivnějším a flexibilnějším systému zpracování radiofrekvenčních dat. Stejně tak se zabývají vývojem sofistikovaného digitálního spektrometru pro analýzu radiofrekvenčního signálu. V útrobách digitálního spektrometru se má nacházet vysokorychlostní programovatelný obvod, který převádí radiofrekvenční signál na digitální data, která následně mohou být analyzována. Z těchto dat půjde vyčíst množství vyvrhovaných plynů, jejich teplotu i rychlost!

Díky všem těmto vylepšením dokáže SELFI simultánně detekovat a analyzovat hned 13 různých typů molekul včetně odlišných izotopických variant vody, ale také metanol, čpavek, ozon, peroxid vodíku, oxid siřičitý, nebo chlorid sodný. Celý projekt SELFI je zatím relativně nový. Odborníci, kteří jsou do něj zapojeni věří, že jde o jeden z nejlepších submilimetrových analyzátorů, jaké kdy vznikly. Do budoucna však není vyloučeno jeho další vylepšování. Na to bude zřejmě dost času, protože v nejbližší době není plánována žádná mise, která by mířila k Enceladu a navázala tak na odkaz nedávno skončené Cassini. Největším želízkem v ohni je projekt Ocean Worlds (Titan / Enceladus) přihlášený do programu středně velkých misí New Frontiers – viz náš článek.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/
https://www.universetoday.com/
http://www.newsweek.com/

Zdroje obrázků:
https://www.universetoday.com/wp-content/uploads/2015/03/enceladus_cutaway-580×362.jpg
http://www.nasa.gov/images/content/210670main_Enceladus%20Plume.tif
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA10356.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/enceladus_cross-section.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/17-042_main_image.jpg