Setelah dua puluh tahun pasang surut, perkembangan dan perampingan, para ilmuwan berada di titik puncak pengiriman misi untuk menjelajahi dunia samudera Eropa. Mungkinkah ini kesempatan terbaik kita untuk menemukan kehidupan di mana pun di tata surya? Bagaimanapun, Eropa adalah dunia yang sangat kecil yang mengorbit planet raksasa Jupiter, bahkan lebih kecil dari Bulan Bumi. Dari kejauhan, Eropa tampak seperti jaring bergerigi dari garis-garis gelap, seperti gambar pensil balita yang berantakan. Retakan linier panjang di es ditemukan di dekatnya, dalam beberapa kasus memanjang hingga ribuan kilometer. Banyak yang terisi dengan kontaminan yang tidak diketahui yang oleh para ilmuwan disebut "lumpur coklat". Di tempat lain, permukaannya tidak rata dan hancur, seolah-olah bongkahan es besar melayang, berputar, dan terbalik menjadi lumpur.
Gravitasi kuat Jupiter membantu menghasilkan gaya pasang surut yang meregangkan dan melemahkan bulan berkali-kali. Tetapi tekanan yang telah menciptakan lanskap Eropa yang terfragmentasi paling baik dijelaskan oleh cangkang es yang mengapung di lautan air cair.
“Fakta bahwa permukaan Europa mengandung air cair, seperti yang kita ketahui dari misi sebelumnya, khususnya dari pengamatan magnetometer yang dikumpulkan oleh Galileo pada 1990-an, menjadikannya salah satu target potensial paling menarik untuk pencarian kehidupan,” kata Profesor Andrew Coates dari Laboratorium Penelitian Luar Angkasa Mullard di Surrey, Inggris.
Kedalaman asin Europa bisa mencapai 80-170 kilometer jauhnya ke dalam satelit, yang berarti bisa mengandung air cair dua kali lebih banyak daripada semua samudra di Bumi.
Meskipun air adalah salah satu prasyarat terpenting bagi kehidupan, lautan Europa mungkin memiliki yang lain, seperti sumber energi kimia bagi mikroba. Selain itu, lautan dapat berinteraksi dengan permukaan melalui berbagai cara, termasuk tetesan es hangat yang mengangkat cangkang es dari bawah ke atas. Oleh karena itu, mempelajari permukaan dapat memberikan petunjuk tentang apa yang terjadi di lautan.
Sekarang NASA meluncurkan dua misi untuk menjelajahi dunia yang menarik ini. Keduanya dibahas pada Konferensi Sains Bulan dan Planet ke-48 (LPSC) di Houston.
Yang pertama adalah misi flyby yang disebut Europa Clipper, yang kemungkinan akan berlangsung pada tahun 2022. Yang kedua adalah misi pendaratan yang akan menyusul beberapa tahun kemudian.
Video promosi:
Robert Pappalardo dari Jet Propulsion Laboratory NASA adalah Ilmuwan Clipper.
“Kami mencoba untuk memahami potensi kelayakan hunian Eropa, bahan untuk kehidupan: air dan ketersediaan energi kimia yang mungkin untuk kehidupan,” katanya. “Kami melakukan ini dengan mencoba memahami lautan dan cangkang es, komposisi, dan geologi. Dan bersama-sama mereka menunjukkan tingkat aktivitas Eropa saat ini”.
Clipper membawa sembilan alat, termasuk kamera yang akan menangkap sebagian besar permukaan; spektrometer untuk memahami komposisinya; radar permeabel es untuk memetakan cangkang es dalam tiga dimensi dan menemukan air di bawah cangkang es; magnetometer untuk mencirikan lautan.
Namun, karena pesawat ruang angkasa Galileo memberikan bukti samudra pada tahun 1990-an, kita tahu bahwa Eropa bukan satu-satunya dari jenisnya.
"Selama sepuluh tahun terakhir, kami terkejut menemukan bahwa tidak mungkin melakukan perjalanan ke tata surya luar dan tidak bertabrakan dengan dunia samudra," kata ilmuwan Clipper Kurt Niebuhr.
Di bulan Saturnus, Enceladus, misalnya, es dari samudra bawah permukaan meletus ke angkasa melalui retakan di kutub selatan.
Bulan Saturnus mungkin juga melihat misi khusus di tahun 2020-an, tetapi Dr. Niebuhr berpikir Eropa adalah target yang lebih menarik: “Eropa jauh lebih besar daripada Enceladus dan memiliki paling banyak: lebih banyak aktivitas geologi, lebih banyak air, lebih banyak ruang untuk air itu, lebih banyak panas. lebih banyak bahan mentah dan lebih banyak stabilitas di lingkungan."
Ada hal lain yang membuat bulan ini menonjol: sekelilingnya. Jalur orbit Europa masuk jauh ke medan magnet Jupiter, yang menangkap dan mempercepat partikel.
Hasilnya adalah sabuk radiasi intens yang memanggang perangkat elektronik pesawat ruang angkasa, membatasi durasi misi hingga berbulan-bulan atau bahkan berminggu-minggu. Namun, radiasi ini juga menyebabkan reaksi di permukaan Europa, menghasilkan oksidan. Di Bumi, biologi menggunakan reaksi kimia antara oksidan dan senyawa yang dikenal sebagai agen pereduksi untuk menyediakan energi yang diperlukan untuk kehidupan.
Namun, oksidan yang tercipta di permukaan hanya bermanfaat bagi mikroorganisme Europa jika mereka dapat turun ke laut. Untungnya, proses konveksi yang mendorong tetesan es hangat ke atas juga dapat mengikis material permukaan. Setelah berada di laut, oksidan dapat bereaksi dengan agen pereduksi yang dihasilkan oleh air laut, bereaksi di dasar laut yang keras.
"Anda membutuhkan kedua kutub baterai," jelas Robert Pappalardo.
Bagi ilmuwan seperti Dr. Pappalardo, misi ke depan adalah mimpi yang menjadi kenyataan selama dua dekade. Sejak konsep pertama untuk misi ke Eropa dikembangkan pada akhir 1990-an, proposal telah digagalkan satu per satu.
Pada 2000-an, Amerika Serikat dan Eropa bahkan mengumpulkan sumber daya untuk misi yang akan mengirim pesawat ruang angkasa terpisah ke Eropa dan bulan Jupiter, Ganymede. Tetapi rencananya dibatalkan karena pemotongan anggaran, dan bagian Eropa tumpah ke dalam misi Juice.
“Saya kira tidak ada misi ke Eropa dalam 18 tahun terakhir yang melewati jari dan mata saya,” kata Niebuhr. “Ini perjalanan yang panjang. Jalan menuju peluncuran selalu sulit, dan juga penuh dengan kekecewaan. Kami merasakannya terutama pada contoh Eropa”.
Menjelajahi Eropa itu mahal - meskipun tidak lebih dari misi utama NASA lainnya seperti Cassini atau Curiosity.
Ada tantangan teknik yang kompleks, seperti bekerja di sabuk radiasi Jupiter. Instrumen pesawat ruang angkasa harus dilindungi dengan bahan seperti logam titanium, kata Pappalardo, tetapi "mereka harus dapat melihat Europa."
Oleh karena itu, untuk menjaga keamanan Clipper, NASA akan sedikit menyimpang dari aturan. “Seharusnya seperti ini: Galileo terbang melewati Europa, jadi misi selanjutnya harus di orbit. Inilah cara kami berbisnis,”kata Niebuhr. Tetapi alih-alih memasuki orbit Europa, Clipper akan mengurangi dampak radiasi yang memperpendek misi dengan memasuki orbit Jupiter dan melakukan setidaknya 45 misi dekat ke bulan es dalam tiga setengah tahun.
"Kami menyadari bahwa kami dapat menghindari masalah teknis ini saat memasuki orbit Eropa, membuat misi lebih memungkinkan dan pada saat yang sama memenuhi semua tugas ilmiah."
Intensitas sinar matahari di dekat Europa tiga puluh kali lebih lemah daripada di Bumi. Tetapi NASA memutuskan bahwa itu dapat memberi daya pada panel surya Clipper, jadi tidak perlu menggunakan generator radioisotop seperti misi lainnya. “Penelitian selama bertahun-tahun ini telah memaksa kami untuk meninggalkan konsep lama dan fokus pada apa yang sebenarnya dapat dicapai, tidak diinginkan,” kata Kurt Niebuhr.
Pada 2011, menyusul pembatalan misi AS-Eropa, sebuah laporan dari Dewan Riset Nasional menegaskan pentingnya mempelajari bulan es. Meski demikian, NASA masih berhati-hati soal biayanya.
Pendarat tidak menerima dana dalam permintaan anggaran 2018 presiden untuk NASA. Tetapi Dr. Jim Green, direktur ilmu planet di badan tersebut, mengatakan bahwa "misi ini sangat menarik karena akan memberi tahu kita tentang ilmu yang dapat kita lakukan di permukaan satelit."
“Kami harus melalui proses panjang untuk memahami pengukuran apa yang perlu kami lakukan. Kemudian kami harus bekerja dengan administrasi dan menjadwalkan waktu yang tepat, menyetujui anggaran untuk bergerak maju."
Selama dua puluh tahun terakhir, konsep pendarat yang sangat inovatif telah diusulkan, yang mencerminkan kemurahan hati ilmiah yang dapat digunakan setelah pendaratan. Gearyne Jones dari Mullard Space Research Laboratory telah mengerjakan konsep yang disebut "penetrator."
“Mereka belum pernah pergi ke luar angkasa, tapi teknologinya sangat menjanjikan,” jelasnya. Sebuah proyektil yang ditembakkan dari satelit menghantam permukaan "sangat keras, dengan kecepatan sekitar 300 meter per detik, 1000 km / jam", mengeluarkan es untuk dianalisis lebih lanjut dengan instrumen onboard yang seharusnya dapat menahan kejatuhan.
Sebaliknya, pendarat NASA masa depan akan mendarat dengan lembut menggunakan teknologi "sky crane" yang digunakan untuk menjatuhkan penjelajah Curiosity di Mars dengan aman pada tahun 2012. Selama pendaratan, ia akan menggunakan sistem pendaratan otonom untuk mendeteksi dan mencegah bahaya permukaan secara real time.
Clipper akan dapat melakukan pengintaian untuk lokasi pendaratan. “Saya suka gagasan bahwa dia akan menemukan oasis yang cocok dimana airnya dekat dengan permukaan. Mungkin akan hangat dan akan ada bahan organik,”kata Pappalardo.
Kapal akan dilengkapi dengan instrumen sensitif dan gergaji putar yang akan memberikan sampel segar dari bawah permukaan es yang diberi radiasi.
“Pendarat harus mendapatkan sampel es yang paling segar dan murni. Untuk melakukan ini, dia harus menggali lebih dalam atau meletus di permukaan - membuat geyser - yang akan membuang banyak material segar ke permukaan,”kata Kurt Niebuhr.
Dalam beberapa tahun terakhir, Teleskop Hubble telah melakukan pengamatan awal terhadap letusan es air yang meletus dari bawah Europa, mirip dengan yang terjadi di Enceladus. Tetapi tidak ada gunanya mengunjungi tempat-tempat letusan sepuluh tahun - perangkat perlu mengunjungi tempat dengan lontaran yang relatif baru.
Oleh karena itu, para ilmuwan perlu memahami apa yang mendorong geyser ini: misalnya, Clipper akan menentukan apakah geyser terkait dengan titik panas di permukaan.
Lautan bumi yang terhampar banyak dengan kehidupan, sehingga sulit bagi kita untuk membayangkan lautan sedalam 100 km yang steril di Eropa. Tetapi ambang ilmiah untuk mendeteksi kehidupan ditetapkan sangat tinggi. Akankah kita dapat mengenali kehidupan asing jika kita menemukannya?
“Tujuan dari misi pendaratan tidak hanya untuk menemukan kehidupan (untuk kepuasan kami), tetapi untuk meyakinkan semua orang bahwa kami melakukannya,” jelas Niebuhr. "Tidaklah baik bagi kita untuk berinvestasi dalam misi ini jika semua yang kita ciptakan adalah kontroversi ilmiah."
Karena itu, tim menyarankan dua cara. Pertama, setiap deteksi kehidupan harus didasarkan pada beberapa jalur data independen dari pengukuran langsung.
“Anda tidak bisa membuat satu pengukuran dan berkata: ya, ada eureka, kami menemukannya. Anda melihat totalnya,”kata Niebuhr. Kedua, para ilmuwan telah mengembangkan kerangka kerja untuk menafsirkan hasil ini, beberapa di antaranya mungkin positif dan yang lainnya negatif. “Pohon keputusan dibuat yang melewati semua variabel berbeda. Dengan mengikuti semua jalan yang berbeda ini, kami mendapatkan hasil akhir, satu dari dua hal: kami menemukan kehidupan, atau tidak,”katanya.
ILYA KHEL
