NASA har meddelat att det kommer att lansera en rymdsond som heter Dragonfly på ett ambitiöst uppdrag till Saturns måne Titan, där en robot-rotorcraft-lander kommer att flyga runt Titans yta och slå ner på olika platser. Som en del av sitt undersökande uppdrag, Dragonfly rymdsonden kommer att leta efter spår av kemiska processer som liknar de som ledde till liv på jorden, förutom att samla in annan information om månens yta och atmosfär.

Dragonfly lanseras 2026 och kommer till Titan, som ligger 1,4 miljarder kilometer från solen, år 2034. När den väl är där, rymdproben - som är ungefär lika stor som rymdbyråns Spirit and Opportunity Mars -rovers - kommer att slå på sina åtta rotorer och flyga genom Titans täta, dimmig atmosfär, vilket är ungefär fyra gånger densiteten hos jordens, och utforska dess fortfarande mystiska yta.

Titan, den största av Saturns 62 månar och en nära sekund i storlek i vårt solsystem bredvid Jupiters måne Ganymedes, har en radie på cirka 1, 600 miles (2, 475 kilometer), vilket gör den ungefär 50 procent bredare än jordens måne. Men det är inte bara Titans storlek som har gjort det till ett länge fascinerande föremål för forskare.

Titan är också den enda månen i solsystemet med mycket atmosfär, och det är den enda platsen i solsystemet förutom jorden som är känd för att ha flytande floder, sjöar och hav på dess yta. Även om de senare består av flytande kolväten som metan och etan, Titan antas också ha ett underjordiskt hav av vatten 35 till 50 miles (55 till 80 kilometer) under dess isiga yta som möjligen har rymt någon form av liv, eller kan fortfarande innehålla det. Om det finns liv där, det skulle ha varit extremt svårt att överleva i Titans brutalt kalla yttemperatur på minus 290 grader Fahrenheit (minus 179 grader Celsius).

Titans tjocka atmosfär är cirka 95 procent kväve, med resten mestadels bestående av metan. Det skapar en tjock, orangefärgat dis som hänger över månens yta, gör det svårt att observera från jorden. Mycket av det vi vet kommer från European Space Agency:s rymdskepp Huygens, som landade på Titan och överförde data i 72 minuter 2005, och från NASA:s Cassini -sond, som gjorde flera flybys av Titan mellan 2005 och 2017. (Huygens var faktiskt kopplad till Cassini för den sju år långa resan till Titans närhet.)

"Det är svårt att föreställa sig ett mer spännande vetenskapligt uppdrag än en kärnkraftsdriven helikopter på en resa på upp till åtta års utforskning av en ny värld, "säger Dale Skran, ordförande i verkställande kommittén för National Space Society, en ideell organisation som förespråkar utforskning och kolonisering av rymden.

Dragonfly's Flight Advantage

Forskare är särskilt glada över Dragonflys förmåga att flyga snarare än att krypa längs marken. Till skillnad från Mars, där NASA också planerar att testa en liten robothelikopter med stor, höghastighetsblad 2020, Titans atmosfär är tillräckligt tjock för att Dragonfly ska kunna lyfta med relativt små rotorer, och kan bära en större nyttolast över längre sträckor än den experimentella copteren som skickas till Mars. Det förväntas täcka mer än 175 kilometer under sitt nästan treåriga uppdrag på Titan. Den kommer att flyga i korta humler upp till fem minuter åt gången.

"Flyg tillåter oss att flytta landaren mycket större avstånd på kort tid än en traditionell rover, så att vi mer effektivt kan utforska Titan, "Jason Soderblom, en forskare vid Department of Earth, Atmosfär och planetvetenskap vid Massachusetts Institute of Technology och en av Dragonflys medforskare, förklarar i ett mejl.

Curt Niebur, New Frontiers programforskare för NASA, förklarar via e -post att Dragonflys design är fundamentalt annorlunda än Mars -helikoptern. "Inte bara för att atmosfären på Titan och Mars är så olika, men eftersom de är olika fordon, "säger han." Marshelikoptern är en kortlivad teknikdemonstration utan vetenskaplig nyttolast. Dragonfly är en fristående rymdfarkost utformad för att bedriva ett vetenskapligt uppdrag med hög autonomi. Det är som att jämföra en självkörande bil och en elektrisk skoter:båda har hjul, men de har väldigt olika syften och därför väldigt olika design. "

Titans geologi

Forskarna som arbetar med Dragonfly är glada över möjligheten att undersöka jättemånens många mysterier. "Jag ser fram emot att Dragonfly äntligen kommer att ge oss detaljerade svar om Titans yta i liten skala. Inte bara dess sammansättning utan också dess geologi, "Neibur förklarar." Berätta om de komplexa organiska materialen som finns där, och hur de interagerar, och ger oss också en bra titt på ytfunktioner som sanddyner och Selk -kratern. Cassini gjorde ett bra jobb med att ge oss breda svar på denna fråga i stor skala (tiotals miles, till exempel), men ingenting slår att komma ner till ytan och faktiskt gräva in händer och fötter i, så att säga."

"Det finns en uppsjö av obesvarade frågor om Titans yta, "Soderblom säger." En grundläggande fråga som vi ännu inte har svarat på är vad som är sammansättningen av Titans stora geologiska enheter, eller om vatten-is berggrunden exponeras någonstans på Titan eller om den har begravts under organisk gunk. Detta beror på att Titans atmosfär skymmer ytan vid de flesta våglängder, begränsa vår förmåga att använda traditionella fjärranalystekniker för att studera ytkompositionen. "

Dragonflys granskning av Titans yta kan också ge insikter om månens atmosfär. "De organiska ämnena på Titans yta är alla gjorda i atmosfären, "förklarar Sarah Horst, en biträdande professor vid School of Earth and Planetary Sciences vid Johns Hopkins University, som också är utredare på projektet. "Så att förstå sammansättningen av de komplexa organiska ämnen vi hittar på ytan kommer att tillåta oss att dramatiskt förbättra vår förståelse, inte bara om de processer som sker på ytan, men också den kemi som sker i atmosfären, " hon säger.

"Den där, i tur och ordning, är viktigt för att förstå den roll som atmosfärer kan spela för livets ursprung eller utveckling och också hjälpa oss att räkna ut vilka typer av molekyler som kan utgöra bevis för livet när vi tittar på observationer av avlägsna atmosfärer som exoplaneter, Säger Horst.

Även om Titan kan vara de minst ogästvänliga platserna i det yttre solsystemet för människor, NSS:s Skran ser fortfarande inte månen som en trolig plats för en mänsklig koloni, på grund av den extrema kylan och bristen på kunskap om dess yta. "Mars, orbitaluppgörelser med artificiell tyngdkraft, och till och med molnstäder som flyter i Venus atmosfär verkar bättre initiala mål för bosättningar, " han säger.