• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • NASA tycker att det är dags att återvända till Neptunus med sitt Trident-uppdrag

    Global Color Mosaic of Triton tagen av Voyager 2 1989. Kredit:NASA/JPL/USGS

    Är det dags att gå tillbaka till Neptunus och dess måne Triton? Det kan vara. Trots allt, vi har några oavslutade ärenden där.

    Det har gått 30 år sedan NASA:s rymdfarkost Voyager 2 flög förbi gasjätten och dess största måne, och att förbiflygningen ställde fler frågor än den besvarade. Kanske får vi några svar 2038, när Jupiters positioner, Neptune och Triton kommer att vara helt rätt för ett uppdrag.

    NASA överväger nästa uppdrag i sitt Discovery Program, begränsar det till fyra möjligheter:ett uppdrag att studera Venus atmosfär, en för att observera vulkanisk aktivitet på Jupiters måne Io, en för att kartlägga Venus yta och studera dess geologi, och en för att utforska Neptunus måne Triton.

    Det konceptuella uppdraget till Triton heter Trident, och det tävlar med de andra tre om att bli ett fullfjädrat uppdrag.

    Neptunus är en sällan besökt planet. Faktiskt, endast en rymdfarkost har någonsin besökt. Voyager 2 flög förbi Neptunus 1989, och gav oss några lockande glimtar av dess märkliga måne, Triton.

    "Triton har alltid varit en av de mest spännande och spännande kropparna i solsystemet, sa Louise Prockter, chef för Lunar and Planetary Institute/Universities Space Research Association i Houston. Som huvudutredare, Prockter skulle leda det föreslagna Trident-uppdraget. "Jag har alltid älskat Voyager 2-bilderna och deras lockande glimtar av denna bisarra, galen måne som ingen förstår, " tillade Prockter i ett pressmeddelande.

    Triton är den överlägset största av Neptunus månar. Det är i en motrotation med Neptunus, och är med största sannolikhet ett fångat Kuiperbältsobjekt, snarare än en in-situ-måne. Neptunus yttre måne Neried är på en mycket elliptisk bana och visas inte. Bildkredit:NASA / ESA / A. Feild, STScI

    Trident-uppdraget skulle starta 2026, dra fördel av en sällsynt och effektiv anpassning mellan Jupiter, Neptunus, och Triton 2038. Det skulle hjälpa gravitationen att flyga förbi jorden, Venus och Jupiter innan de fortsätter till Neptunus. Alla dessa förbiflygningar kommer att driva rymdfarkosten mot sitt mål. Sedan skulle den utföra en förbiflygning av Neptunus och en förbiflygning av Triton. Tyvärr, uppdragsprofilen inkluderar inga orbiters eller landare.

    Rymdfarkostens unika väg skulle innebära att även med endast en förbiflygning av Triton, den skulle kunna kartlägga månens yta nästan fullständigt. Den skulle också kunna flyga inom 500 km (310 miles) från ytan, rakt igenom Tritons tunna atmosfär.

    "Uppdragsdesignerna och navigatörerna är så bra på det här, " sa JPL:s William Frazier, projektsystemingenjör hos Trident. "Efter 13 års flygning genom solsystemet, vi kan med tillförsikt skumma den övre kanten av Tritons atmosfär - vilket är ganska häpnadsväckande."

    Triton har en handfull konstiga egenskaper som ber om förklaringar.

    Ytan på Triton är mycket robust, ärrad av stigande isblommor, förkastningar och vulkaniska gropar och lavaströmmar som består av vatten och annan is. Ytan är också extremt ung och glest kraterad, och kan vara geologiskt aktiv idag. Den här Voyager-bilden visar månens "cantaloupe-terräng". Denna scen är i storleksordningen 150 meter (500 fot) över. Vertikal lättnad har överdrivits med en faktor 25 för att underlätta tolkningen. Kredit:NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar &Planetary Institute

    När Voyager 2 gick förbi Triton 1989 upptäckte den några saker som väckte vår nyfikenhet. Det var utbrott av kvävgas och damm som nådde upp till 8 km (5 miles) högt. Endast ett fåtal nedslagskratrar var synliga, och ytan hade återuppstått upprepade gånger. Det fanns åsar, fåror, hällar, slätter och platåer, men inga ytvariationer på över 1 km.

    "Triton är konstig, men ändå relevant konstigt, på grund av vetenskapen vi kan göra där, " sa Karl Mitchell Trident-projektforskare vid JPL. "Vi vet att ytan har alla dessa egenskaper som vi aldrig har sett förut, vilket motiverar oss att vilja veta "hur fungerar den här världen?"

    Forskare har satt ihop det inre av Triton, för, även om det finns massor som kräver bekräftelse och många som de fortfarande inte känner till. Det är förmodligen en differentierad kropp, vilket betyder att den har en skorpa, en mantel och en kärna. Men manteln är förmodligen flytande vatten, och det finns sannolikt tillräckligt med radioaktivt material i Tritons kärna för att hålla vattnet varmt. Det finns bevis som stöder allt detta, men ett uppdrag skulle klargöra en del av det, och förhoppningsvis svara på några andra frågor.

    Det finns mer konstigheter när det kommer till Triton. Det är i en retrograd bana med Neptunus, vilket betyder att den kretsar i motsatt riktning mot Neptunus rotation. Det är den enda stora månen i solsystemet som gör det. Den enda förklaringen till dess motrotation är att det är ett infångat Kuiperbält-objekt snarare än en in-situ-måne. Den är också kraftigt lutad i förhållande till Neptunus, förskjuten med 23 grader.

    Tre korniga bilder av Tritons yta från Voyager 2. Det här är en tidssekvens av bild tagen med 45 minuters mellanrum, från topp till tå. De visar en mörk gejserliknande plym av material som når en höjd av 8 km (5 mi) över ytan. Molnet av material driver nedåt åt höger i cirka 150 km (100 miles) och ser ut att bli tätare i varje bild. Kredit:NASA/JPL

    Och så är det atmosfären. Triton har en mycket tunn kväveatmosfär, med endast spårmängder av kolmonoxid och metan. Forskare tror att atmosfären kommer från kväve som smälter från ytan, som är täckt av ett tunt lager glödgat fruset kväve. Och månens jonosfär är fylld med laddade partiklar och är 10 gånger mer aktiv än någon annan måne.

    Den aktiva jonosfären är en av Tritons mest mystiska egenskaper. I vanliga fall, att aktiviteten drivs av solen. Men Triton är så långt borta från solen – 30 gånger längre bort än jorden är – att något annat måste driva all den aktiviteten.

    Problemet är, vi vet allt detta från Voyager 2:s singelflyg, från ett avstånd av 40, 000 km (25, 000 miles) från Triton. Vi behöver en närmare titt för att lära oss mer om detta konstiga, fångade måne.

    I sitt arbete, NASA har identifierat ett antal toppnivåer, prioriterade frågor som vägleder deras val av uppdrag. Det här är några av frågorna som prioriteras av NASA:s Outer Planets Assessment Group:

    Den här Voyager 2-bilden visar en närbild av en framträdande kedja av vulkaniska särdrag omgiven av släta vulkaniska slätter som bildas av lavor eller askavlagringar av vatten eller annan is, såsom metan eller ammoniak. De mindre groparna och kupolerna är vanligtvis 10 kilometer (6 miles) över och har en relief på högst några hundra meter (flera hundra fot). De stora fördjupningarna längst till vänster och till höger i kedjan är 50 till 80 kilometer (31 till 50 miles) i diameter. Kredit:NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar &Planetary Institute


    • Vad är fördelningen och historien om livet i solsystemet?
    • Vad är ursprunget, Evolution, och planetsystems struktur?
    • Vilka nutida processer formar planetsystem, och hur skapar dessa processer olika resultat inom och över olika världar?

    En stor drivkraft för allt detta utforskande begär är centrerat på vatten, och Tritons potentiella flytande vattenmantel.

    NASA:s Outer Planets Assessment Group har en specifik uppsättning frågor som handlar om vatten, havsvärldar, och rollen de spelar:

    • Vad styr havsvärldarnas beboelighet?
    • Håller havsvärldarna liv nu, eller gjorde de det förr?
    • Vilken roll spelade jätteplaneterna i uppkomsten av liv på jorden eller någon annanstans i solsystemet?

    Det finns andra misstänkta havsmånar i solsystemet, som Europa, Ganymedes och Enceladus. Men Triton är mycket längre från solen än de andra månarna, och till skillnad från dessa månar, Tritons underjordiska hav utvecklades troligen efter att Neptunus fångade det. Hur fungerade den processen?

    Ett nytt förslag till Discovery-uppdrag, Trident skulle utforska Neptunus största måne, Triton, som potentiellt är en havsvärld med flytande vatten under sin isiga skorpa. Trident strävar efter att svara på frågorna som beskrivs i den grafiska illustrationen ovan. Kredit:NASA/JPL-Caltech

    "Som vi sa till NASA i vårt uppdragsförslag, Triton är inte bara en nyckel till solsystemsvetenskap – det är en hel nyckelring:ett fångat Kuiperbält-objekt som utvecklats, en potentiell havsvärld med aktiva plymer, en energisk jonosfär och en ung, unik yta, " sa Trident-projektets forskare Karl Mitchell.

    Trident-uppdraget kan inte svara på alla dessa frågor på en gång. Men det kan haka på dem. Instrumenten som utgör den vetenskapliga nyttolasten kommer att väljas ut för att främja vår förståelse av Triton på några fronter, inte bara vattenaspekten.

    I Tridents fall, det nuvarande konceptet kräver kameror, två spektrometrar, en magnetometer, och ett radiovetenskapligt experiment. En infraröd spektrometer skulle kartlägga ytan, en plasmaspektrometer skulle undersöka atmosfären, speciellt Tritons aktiva jonosfär, och magnetometern skulle upptäcka vilket hav som helst under ytan.

    Trident skulle använda sin fullformatskamera för att fånga samma plymer som Voyager 2 avbildade, men i full "Neptunus-glans, " när solens reflekterade ljus kommer att lysa upp Tritons mörka sida. Forskare kan observera förändringar sedan det senaste besöket och lära sig mer om hur aktiv Triton är.

    På bilden här är Europa, Ganymedes, och Enceladus, tre månar i vårt solsystem med misstänkta hav under ytan. Frågor överflöd om deras beboelighet. Kredit:NASA/JPL

    Det har föreslagits många uppdrag till Neptunus och Triton under åren. Inklusive Uranus och dess månar, paret isjättar och deras satelliter representerar den enda klass av planeter som vi inte har utforskat i vårt solsystem. Och att utforska dem kommer inte bara att svara på frågor om vårt eget system. Den vanligaste typen av exoplanet som hittills upptäckts är Neptunusliknande planeter. Så vad vi än lär oss om Triton, en del av det kommer att sträcka sig till vår förståelse av exoplaneter.

    Triton-uppdraget är bara ett koncept vid denna tidpunkt. Och det tävlar med tre andra uppdrag om urval. Senast sommaren 2021, NASA kommer att ha begränsat valet till två finalister, eller möjligen en vinnare.

    ESA har övervägt ett uppdrag till både vårt solsystems isjättar och deras månar. Ice Giant-atmosfärer formas av dynamiska, kemiska och strålningsprocesser som inte finns någon annanstans i vårt solsystem. Tritons märkliga egenskaper gör att den sticker ut från sina kamrater. Bilder A &C är falska färgrepresentationer av Voyager 2-observationer av Uranus och Neptunus, respektive. Bilder B och D förvärvades av Hubble Space Telescope 2018. Kredit:Fletcher et al, 2020

    Tritons ovanliga egenskaper har mycket att lära oss om solsystemets utveckling, om vatten, beboelighet och potentialen för liv i det yttre solsystemet, långt från solen. Från vårt stora avstånd, vi tvingas gissa och undra över denna konstiga måne, och att blanda och blanda om våra få, lockande bilder av det.

    Men vi vill ha fler svar. Och det enda sättet att få riktiga svar är att gå.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com