Depuis leCassini mission est entrée dans le système de Saturne et a commencé à étudier ses lunes, Encelade est devenue une source d'intérêt majeure. Une fois que la sonde a détecté des panaches d'eau et des molécules organiques faisant irruption de la région polaire sud de la lune, les scientifiques ont commencé à spéculer qu'Encelade pourrait posséder un océan d'eau chaude à l'intérieur - un peu comme la lune Europa de Jupiter et d'autres corps de notre système solaire.
À l'avenir, la NASA espère envoyer une autre mission dans ce système pour explorer davantage ces panaches et l'intérieur d'Encelade. Cette mission comprendra probablement un nouvel instrument récemment annoncé par la NASA, connu sous le nom d'Instrument submillimétrique Enceladus Life Fundamentals (SELFI). Cet instrument, qui a été proposé par une équipe du Goddard Space Flight Center de la NASA, a récemment reçu un soutien pour son développement.
Avant le Cassini mission, les scientifiques pensaient que la surface d'Encelade était gelée et solide. cependant, Cassini les données ont révélé une légère oscillation dans l'orbite de la lune qui suggérait la présence d'un océan intérieur. Tout comme Europa, cela est causé par les forces de marée qui provoquent une flexion dans le noyau, qui génère suffisamment de chaleur pour retenir l'eau liquide à l'intérieur. Autour du pôle sud, cela entraîne l'ouverture de la glace et la formation de fissures.
le Cassini La mission a également découvert des panaches émanant d'une centaine de fissures différentes qui rejettent en continu des particules de glace, de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, du méthane et d'autres gaz dans l'espace. Pour les étudier de plus près, la NASA a développé des instruments ambitieux qui s'appuieront sur des ondes millimétriques ou radioélectriques (RF) pour déterminer leur composition et en savoir plus sur l'océan intérieur d'Encelade.
Selon le chercheur principal du SELFI, Gordon Chin, le SELFI représente une amélioration significative par rapport aux dispositifs de longueur d'onde submillimétrique existants. Une fois déployé, il mesurera les traces de produits chimiques dans les panaches d’eau et les parties glacées qui émanaient périodiquement des fissures du sud d’Encelade, également appelées «rayures du tigre». En plus de révéler la composition chimique de l'océan, cet instrument indiquera également son potentiel pour soutenir la vie.
Sur la Terre, les évents hydrothermaux abritent des écosystèmes florissants et sont même soupçonnés d'être le lieu où la vie a émergé pour la première fois sur Terre. C'est pourquoi les scientifiques sont si désireux d'étudier l'activité hydrothermale sur des lunes comme Encelade, car celles-ci pourraient représenter l'endroit le plus probable pour trouver une vie extraterrestre dans notre système solaire. Comme Chin l'a indiqué dans un communiqué de presse de la NASA:
«Les longueurs d'onde submillimétriques, qui sont de l'ordre de la radio à très haute fréquence, nous permettent de mesurer la quantité de nombreux types de molécules différentes dans un gaz froid. Nous pouvons parcourir tous les panaches pour voir ce qui sort d'Encelade. La vapeur d'eau et d'autres molécules peuvent révéler une partie de la chimie de l'océan et guider un vaisseau spatial sur le meilleur chemin pour voler à travers les panaches pour effectuer directement d'autres mesures. »
Des molécules comme l'eau, le dioxyde de carbone et d'autres éléments diffusent des fréquences radio spécifiques, auxquelles les spectromètres submillimétriques sont sensibles. Les raies spectrales sont très discrètes et l'intensité à laquelle elles diffusent peut être utilisée pour quantifier leur existence. En d'autres termes, des instruments comme SELFI seront non seulement capables de déterminer la composition chimique de l'océan intérieur d'Encelade, mais également l'abondance de ces produits chimiques.
Depuis des décennies, les spectromètres sont utilisés en sciences spatiales pour mesurer la composition chimique des planètes, des étoiles, des comètes et d'autres cibles. Plus récemment, des scientifiques ont tenté d'obtenir des spectres de planètes éloignées afin de déterminer les compositions chimiques de leurs atmosphères. C'est crucial lorsqu'il s'agit de trouver des exoplanètes potentiellement habitables, car la vapeur d'eau, l'azote et l'oxygène gazeux sont tous nécessaires à la vie telle que nous la connaissons.
La réalisation de scans dans la bande submillimétrique est un processus relativement nouveau, car les instruments sensibles au submillimètre sont complexes et difficiles à construire. Mais avec l'aide du financement de la recherche et du développement de la NASA, Chin et ses collègues augmentent la sensibilité de l'instrument à l'aide d'un amplificateur qui augmentera le signal à environ 557 GHz. Cela permettra à SELFI de détecter des traces même infimes d'eau et de gaz provenant de la surface d'Encelade.
D'autres améliorations comprennent un système de traitement des données par radiofréquence plus économe en énergie et plus flexible, ainsi qu'un spectromètre numérique sophistiqué pour le signal RF. Cette dernière amélioration utilisera des circuits programmables à grande vitesse pour convertir les données RF en signaux numériques qui peuvent être analysés pour mesurer les quantités de gaz, les températures et les vitesses à partir des panaches d'Encelade.
Ces améliorations permettront à SELFI de détecter et d'analyser simultanément 13 types de molécules différents, qui comprennent divers isotopes de l'eau, du méthanol, de l'ammoniac, de l'ozone, du peroxyde d'hydrogène, du dioxyde de soufre et du chlorure de sodium (aka. Sel). Au-delà d'Encelade, Chin pense que l'équipe peut suffisamment améliorer l'instrument pour les futures missions proposées. "SELFI est vraiment nouveau", a-t-il déclaré. «Il s'agit de l'un des instruments submillimétriques les plus ambitieux jamais construits.»
Par exemple, ces dernières années, les scientifiques ont repéré l'activité du panache provenant de la surface d'Europe. Ici aussi, cette activité serait le résultat d'une activité géothermique, qui envoie à la surface des panaches d'eau chaude de l'océan intérieur de la lune. Déjà, la NASA espère examiner ces panaches et ceux sur Encelade à l'aide du télescope spatial James Webb, qui sera déployé en 2019.
Une autre possibilité serait d'équiper le Europa Clipper proposé - dont le lancement est prévu entre 2022 et 2025 - d'un instrument comme le SELFI. Le paquet d'instruments pour cette sonde nécessite déjà un spectromètre, mais un dispositif à ondes submillimétriques et RF amélioré pourrait permettre un examen plus détaillé des panaches d'Europe. Ces données pourraient à leur tour résoudre le débat vieux de plusieurs décennies sur la capacité de l’intérieur d’Europa à soutenir la vie.
Au cours des prochaines décennies, l’une des plus grandes priorités de l’exploration spatiale est d’enquêter sur les «mondes océaniques» du système solaire afin de déceler des signes de vie. Pour y parvenir, la NASA et d'autres agences spatiales sont en train de développer les outils nécessaires pour détecter tous les indicateurs chimiques et biologiques. Dans une décennie, avec un peu de chance, nous pourrions juste découvrir que la vie sur Terre n'est pas l'exception, mais fait partie d'une norme plus large.
