NASA-forskare och ingenjörer har tänkt och planerar att bygga ett ambitiöst submillimetervåg- eller radioinstrument för att studera sammansättningen av gejsrar som spyr ut vattenånga och isiga partiklar från sydpolen av Saturnus lilla måne, Enceladus.

Teamet vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, nyligen fått stöd för att utveckla teknologier som behövs för Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument, eller SELFI. Detta fjärranalysinstrument representerar en betydande förbättring jämfört med den nuvarande toppmoderna tekniken för enheter med submillimetervåglängd, sa SELFI -huvudutredaren Gordon Chin.

SELFI är designad för att mäta spår av kemikalier i plymer av vattenånga och isiga partiklar som kommer från sprickor, även känd som tigerränder, på Enceladus, Saturnus sjätte största måne. Genom att studera plymer, forskare tror att de kan extrapolera havets sammansättning som ligger under månens isiga skorpa och dess potential att vara värd för utomjordiskt liv.

Enceladus har fascinerat forskare sedan NASA:s nyligen avslutade Cassini -uppdrag upptäckte plymerna som kontinuerligt spy partiklar, vattenånga, koldioxid, metan, och andra gaser från cirka 100 platser på månens yta. Även om forskare från början trodde att Enceladus var fryst fast, Cassini -data avslöjade en liten vingling i månens bana som antyder närvaron av ett globalt hav under isen. Saturnus tidvattenkrafter verkar dra och klämma Enceladus, genererar tillräckligt med värme för att hålla vattenvätska i insidan och spricka det iskalla skalet. Detta bildar sprickor från vilka vattenstrålar sprutar ut i rymden.

Frågan forskare i slutändan vill svara på är om det finns liv i Enceladus eller på andra isiga världar i det yttre solsystemet. På botten av jordens hav, hydrotermiska ventiler trivs med livet. Har Enceladus varma hydrotermiska öppningar på botten av sitt hav som kan stödja liv?

"Submillimeter våglängder, som ligger inom området för mycket högfrekvent radio, ge oss ett sätt att mäta mängden av många olika typer av molekyler i en kall gas. Vi kan skanna igenom alla plommon för att se vad som kommer ut från Enceladus, "Chin sa." Vattenånga och andra molekyler kan avslöja en del av havets kemi och leda ett rymdfarkoster till den bästa vägen för att flyga genom plumes för att göra andra mätningar direkt. "

"Som att ställa in en radiostation"

"Molekyler som vatten och kolmonoxid, och andra, är som små radiostationer som sänder på mycket specifika frekvenser som säger, 'Hallå, jag är vatten, Jag är kolmonoxid, '"Fortsatte Chin tillägger att en submillimeter spektrometer som är känslig för dessa våglängder är som att ställa in en radiostation med ett specifikt molekylärt anropssignal. "Spektrallinjerna är så diskreta att vi kan identifiera och kvantifiera kemikalier utan någon som helst förvirring, " tillade Paul Racette, en Goddard-ingenjör som fungerar som insatsens chefssystemingenjör.

Används inom rymdvetenskap över alla våglängds- eller frekvensband, spektrometrar kan analysera den kemiska sammansättningen av gaser och fasta ämnen på planeter, stjärnor, kometer, och andra mål, berättar mycket om deras fysiska egenskaper för forskare. Att ställa in submillimeterbandet är relativt nytt på grund av komplexiteten i att bygga submillimeterkänsliga instrument.

Med finansiering från NASA för forskning och utveckling, Chin och hans team ökar instrumentets känslighet med en förstärkare för att öka signalen i området kring 557 GHz -frekvensen som har den starkaste signalen från vatten. Detta kommer att förbättra förmågan att mäta även försvinnande små mängder vatten och spår av andra gaser, även vid kalla temperaturer, och utforska hela systemet med ytventiler på Enceladus, sa Racette.

Teamet skapar också ett mer energieffektivt och flexibelt radiofrekvensdatabehandlingssystem (RF) och en sofistikerad digital spektrometer för RF-signalen. Den digitala spektrometern kommer att använda höghastighetsprogrammerbara kretsar för att omvandla RF till digitala signaler som kan analyseras för att mäta plymens gasmängder, temperaturer, och hastigheter.

På grund av dessa förbättringar, SELFI kommer att kunna detektera och analysera 13 molekylarter samtidigt, inklusive vatten i olika isotopiska former samt metanol, ammoniak, ozon, Väteperoxid, svaveldioxid, och natriumklorid, bordssaltkemikalien som gör jordens hav salta.

"SELFI är verkligen nytt, "Chin sa, tillägger att han tror att laget tillräckligt kan förbättra instrumentet för att föreslå ett framtida uppdrag. "Detta är ett av de mest ambitiösa submillimeterinstrument som någonsin byggts."