Թռիչք երեք օվկիանոսի վրայով. Ինչ է որոնելու JUICE-ը Յուպիտերի գալիլեյան արբանյակների մոտ
Քանի դեռ աստղագիտության ոլորտում հիմնական աժիոտաժը կենտրոնացած է Ջեյմս Վեբի աստղադիտարանի նորանոր բացահայտումների վրա, մեդիայում գրեթե աննկատ մնաց մեկ այլ խիստ կարևոր իրադարձություն. ապրիլի 14-ին հարավամերիկյան Կուրու տիեզերակայանից Ariane 5 հրթիռով տիեզերք ուղարկվեց JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) եվրոպական միջմոլորակային կայանը։ Այն ուղևորվելու է Յուպիտերի գալիլեյան արբանյակների մոտ` այդ երկնային մարմինների վրա օվկիանոսներ որոնելու, ինչպես նաև այլ հետազոտություններ անցկացնելու համար։
Այս առիթով PAN-ը թարգմանաբար ներկայացնում է Nplus1 կայքի հոդվածը` առաքելության նպատակների մասին։
2023-ի սկզբին Յուպիտերի հայտնի արբանյակների թիվը հասավ 92-ի։ Սակայն գիտնականներին, ինչպես նախկինում, ամենից շատ հետաքրքրում են Իոն, Եվրոպան, Գանիմեդն ու Կալիստոն, որոնք հայտնաբերել է դեռ Գալիլեո Գալիլեյը` 17-րդ դարի սկզբին։ Դրանք մի քանի դար շարունակ աստղագետների համար մնում էին մոլորակների արքայի` Յուպիտերի շուրջ պտտվող վառ կետեր, սակայն երբ առաջին միջմոլորակային սարքերը հասան արբանյակներին, գիտնականների առջև բացվեցին լրիվ նոր աշխարհներ` հալված ծծմբի շատրվաններ Իոյում, Եվրոպայի սառցե կեղևը, ճեղքերով ու խառնարաններով պատված Գանիմեդն ու Կալիստոն։
Այն, որ Եվրոպայի, Գանիմեդի ու Կալիստոյի մակերևույթի տակ կարող են թաքնված լինել աղի ջրի օվկիանոսներ, գիտնականները սկսեցին կասկածել երկու տասնամյակ առաջ` ուսումնասիրելով Voyager զոնդի ու Galileo կայանի դիտարկումների տվյալները. օվկիանոսների առկայությունը կարող էր բացատրել արբանյակների դիտարկվող հատկությունները։ Իսկ որպես բացատրություն, թե ինչու այդ օվկիանոսները չեն սառչում, գիտնականները ենթադրեցին, որ արբանյակները տաքանում են Յուպիտերի մակընթացային ուժերի ազդեցությամբ այս երկնային մարմինների ընդերքի դեֆորմացիայից առաջացող էներգիայի հաշվին։ Իոն, որի հրաբխային ակտիվությունը նույնպես վերագրվում է Յուպիտերի մակընթացային ազդեցությանը, ևս կարող է ունենալ ենթամակերևութային օվկիանոս, սակայն եթե այն իրոք կա, ապա բաղկացած է (PDF) շիկացած լավայից։
Յուպիտերի համակարգի արբանյակները հետաքրքրում են նաև աստղակենսաբաններին։ Գիտնականներին հայտնի են երկրային էկոհամակարգեր, որոնք առաջանում են օվկիանոսների հատակին` հիդրոթերմալ աղբյուրների մոտ. դրանք իրենցից ներկայացնում են կյանքի օազիսներ, որոնց Արեգակի լույսը չի հասնում։ Անգամ գոյություն ունի տեսություն, համաձայն որի Երկրի վրա կյանքն առաջացել է նման պայմաններում։ Բացի այդ, համարվում է, որ այլ աստղային համակարգերում գազային հսկաների շուրջ պտտվող երկրատիպ արբանյակները կարող են պոտենցիալ բնակելի լինել նույն այն պատճառով, որով կարող են բնակելի լինել գալիլեյան արբանյակները, այսինքն՝ շնորհիվ ընդերքի մակընթացային տաքացման։
Սակայն, չնայած նրան, որ Յուպիտերի արբանյակներն արդեն երկար ժամանակ դիտարկվում են թե Երկրից, ու թե միջմոլորակային սարքերով, դրանց հատկությունների, կառուցվածքի ու էվոլյուցիայի վերաբերյալ հարցերն ավելի շատ են, քան պատասխանները։
ԳԱՆԻՄԵԴ
JUICE-ի հիմնական նպատակը Արեգակնային համակարգի խոշորագույն ու ամենածանր արբանյակն է` Գանիմեդը։ Այն չափերով գերազանցում է Մերկուրիին, Պլուտոնին ու Լուսնին, ինչպես նաև ավելի քան երկու անգամ ծանր է վերջինից։
Գանիմեդը բացառիկ է նաև նրանով, որ սա միակ արբանյակն է, որը գեներացնում է սեփական մագնիսական դաշտը` ի հավելումն Յուպիտերի ազդեցությամբ առաջացող ինդուցված դաշտի։ Գանիմեդի վրա նկատվել են բևեռափայլեր, իսկ լիցքավորված մասնիկներն ակտիվորեն ռմբակոծում են բևեռային հատվածների սառույցը` դարձնելով այն ամորֆ։ Եթե հաշվի առնենք, որ Գանիմեդն իր զանգվածի շնորհիվ լրիվ դիֆերենցված` շերտերի բաժանված մարմին է, ապա արբանյակի մագնիսական դաշտը կարող է գեներացվել նույն կերպ, ինչպես Երկրի դեպքում է` մետաղական միջուկում հեղուկ հաղորդիչ նյութի շարժման հետևանքով։
Առաջին ակնարկներն այն մասին, որ Գանիմեդի վրա կա օվկիանոս, մոլորակագետները հայտնաբերեցին դեռ 2000-ին։ Նրանց կարծիքով, արբանյակի մագնիսական դաշտի դիտարկվող կոնֆիգուրացիան կարելի է բացատրել` ենթադրելով, որ սառույցից ու սիլիկատներից բաղկացած 150 կիլոմետրանոց կեղևի տակ գոյություն ունի աղի ջրի օվկիանոս, որի հաստությունը հասնում է 100 կիլոմետրի։ Չի բացառվում նաև, որ այդ օվկիանոսը կարող է բազմաշերտ լինել, ու խորության վրա ջրի ու սառույցի շերտերը հաջորդեն միմյանց։
Ավելի ուշ ներքին օվկիանոսի մասին հիպոթեզն անուղղակի հաստատվեց Hubble աստղադիտակի տվյալների շնորհիվ։ Հետագայում, նույն այդ ուղեծրային աստղադիտակը Գանիմեդի մթնոլորտում հայտնաբերեց ջրային գոլորշի, սակայն դրա աղբյուրը կապեցին ոչ թե արբանյակի մակերևույթի տակ գտնվող օվկիանոսի, այլ մակերևութային սառույցի հետ։
Եթե հիշենք նաև, որ Գանիմեդը կարող էր անցյալում բախված լինել այլ խոշոր երկնային մարմնի հետ, ու նախկինում տեկտոնիկ ակտիվություն դրսևորեր, ապա արբանյակը դառնում է խիստ հետաքրքիր ուսումնասիրության համար։
Սկզբում JUICE-ը դիտարկելու է Գանիմեդը թռիչքային հետագծերից, ինչից հետո դուրս կգա արբանյակի ուղեծիր։ Կայանը`
* ուսումնասիրելու է Գանիմեդի մագնիսական դաշտի ստրուկտուրան
* դիտարկելու է, թե ինչպես են լիցքավորված մասնիկները փոխազդում արբանյակի մակերևույթի ու Յուպիտերի մագնիսական դաշտի հետ
* չափելու է Գանիմեդի մթնոլորտի ու իոնոլորտի խտությունն ու քիմիական կազմը
* քարտեզագրելու է արբանյակի մակերևույթը` հաշվի առնելով քիմիական կազմն ու հատկությունները
* նկարագրելու է ենթամակերևութային շերտերն ու ներքին կառուցվածքը, այդ թվում` խորքում գտնվող հիպոթետիկ օվկիանոսը։
ԵՎՐՈՊԱ ԵՎ ԿԱԼԻՍՏՈ
Եվրոպան ու Կալիստոն JUICE-ի լրացուցիչ թիրախներն են, սարքը կուսումնասիրի այս արբանյակները մոտ թռիչքների ընթացքում։ Կալիստոն չափերով Յուպիտերի երկրորդ խոշոր արբանյակն է, ինչպես նաև` երրորդն Արեգակնային համակարգում։ Սկզբում համարվում էր, որ արբանյակն իրենից ներկայացնում է քարի ու սառույցի ձանձրալի կուտակում, սակայն հետագայում, Galileo տիեզերական սարքի տվյալների վերլուծության ընթացքում գիտնականները սկսեցին կասկածել, որ այն կարող է 250 ու ավելի կիլոմետր խորության վրա ենթամակերևութային օվկիանոս թաքցնել։ Արբանյակն ունի նաև ածխաթթու գազից ու թթվածնից բաղկացած շատ բարակ էկզոսֆերա։
Ինչ վերաբերում է Եվրոպային, ապա այս արբանյակը, Սատուրնի Էնցելադ արբանյակի հետ միասին, ամենաշատն է քննարկվում ԶԼՄ-ներում, որպես ենթամակերևութային օվկիանոս ունեցող երկնային մարմնի թեկնածու, ու անգամ արդեն հայտնվել է գիտական ֆանտաստիկայում։ Օվկիանոսի գոյությունն ի սկզբանե ակնարկում էին Voyager-ների ու Galileo-ի տվյալները, իսկ 2016-ին Hubble-ը նկատեց մի բան, ինչը նման էր արբանյակի սառցե կեղևի տակից հարվածող ջրային գեյզերի։ Գեյզերների գոյությունը հետագայում հաստատվեց նաև արխիվային տվյալների ուսումնասիրության արդյունքում։
Այսօր Եվրոպայի կեղևի տակ, 100 կիլոմետր խորություն ունեցող հիպոթետիկ օվկիանոսը համարվում է պոտենցիալ պիտանի կյանքի համար։
Կալիստոյի ու Եվրոպայի մոտակայքով թռիչքների ընթացքում JUICE-ը`
* կուսումնասիրի արբանյակների մակերևույթի քիմիական կազմը
* կգնահատի կեղևների հաստությունը
* կպարզի օվկիանոսների պարամետրերը
* կնկարագրի արբանյակների ներքին կառուցվածքը
* կուսումնասիրի արբանյակների փոխազդեցությունը Յուպիտերի մագնիսական դաշտի հետ։
Եվրոպայի դիտարկման ընթացքում հատուկ ուշադրություն կդարձվի կյանքի առաջացման համար կարևոր օրգանական միացությունների որոնմանը։
Սպասվում է, որ JUICE-ը հեռահար կդիտարկի նաև Յուպիտերը, Իոն ու գազային հսկայի ավելի փոքր արբանյակները, ինչպես նաև մոլորակի փոշու օղակները։
JUICE-Ի ՄԱՍԻՆ
Ի սկզբանե, JUICE-ը կոչվում էր Jupiter Ganymede Orbiter ու պետք է թռչեր դեպի Գանիմեդն ու Կալիստոն` Europa Jupiter System Mission միջազգային նախագծի շրջանակներում, որին, բացի Եվրոպայից, ուզում էին մասնակցել ԱՄՆ-ն, Ճապոնիան ու Ռուսաստանը։ Սակայն գործընկերներն այդպես էլ չկարողացան պայմանավորվել, ու 2012թ-ին Եվրոպական տիեզերական գործակալությունը հայտարարեց, որ կկազմակերպի սեփական առաքելությունը Cosmic Vision ծրագրի շրջանակներում, իսկ միջմոլորակային կայանը նոր անվանում ստացավ։
JUICE-ի հետազոտական զինանոցը բաղկացած է տասը գիտական սարքից. օպտիկական տեսախցիկ, տեսանելի/ինֆրակարմիր դիապազոնի սպեկտրոմետր, ուլտրամանուշակագույն սպեկտրոմետր, ալիքների սուբմիլիմետրային դիապազոնում դիտարկող գործիք, ռադիացիոն իրավիճակի ընկալիչ, մագնիտոմետր, լազերային ալտիմետր, մակերևութային ռադար, պլազմային ու ռադիոալիքների գրանցման սարք, լիցքավորված մասնիկների ընկալիչ, ու երկու գործիք արբանյակների գրավիտացիոն դաշտի և ներքին կառուցվածքի չափումների համար։ Սարքերից ինը ստեղծել են Եվրոպական տիեզերական գործակալությունում, իսկ ուլտրամանուշակագույն սպեկտրոգրաֆը մշակել է NASA-ն։ Կայանն էլեկտրաէներգիայով կապահովվի երկու հավաքվող խաչաձև արևային մարտկոցներով` 85 քառակուսի մետր ընդհանուր մակերեսով։
Պլանի համաձայն, կայանը մոտ վեց տարվա ընթացքում կիրականացնի հինգ գրավիտացիոն մանևր ու դուրս կգա դեպի Յուպիտեր վերջնական հետագիծ։ Մանևրերից երեքը կիրականացվի Երկրի շուրջ, մեկը` Վեներայի, մեկն էլ` Լուսնի։ JUICE-ը Յուպիտեր կհասնի 2031թ-ի հուլիսին ու ևս երեք տարի հերթով մոտենալու է իր թիրախներին։ Ծրագրված է 21 թռիչք Կալիստոյի, երկու թռիչք` Եվրոպայի ու 12 թռիչք` Գանիմեդի մոտով։ Ապա, 2034թ-ի դեկտեմբերին կայանը դուրս կգա Գանիմեդի ուղեծիր ու կմնա այստեղ մինչև 2035թ-ի սեպտեմբերը։ Դրանից հետո սարքը դուրս կբերվի ուղեծրից ու կկործանվի արբանյակի մակերևույթին։
Հետաքրքիր է, որ կայանը չեն ստերիլիզացրել մոլորակային պաշտպանության կանոնների համաձայն, քանի որ այս պահին չկա որևիցե ապացույց, որ Գանիմեդի` պոտենցիալ բնակելի ենթամակերևութային օվկիանոսը որևիցե կապ ունի մակերևույթի հետ։ Եթե JUICE-ը հերքի այս գաղափարը, ապա Եվրոպական տիեզերական գործակալությունը կվերանայի կայանի աշխատանքի ավարտման պլանը։