Недавно NASA объявило о выделении 600 тысяч долларов США на исследование возможности отправки роев миниатюрных плавающих роботов (известных как независимые микропловцы) для исследования океанов под ледяными оболочками многих «океанских миров» нашей Солнечной системы. Но не представляйте себе металлических гуманоидов, плавающих под водой, как лягушки. Вероятно, это будут простые устройства, представленные в виде треугольных клиньев.
Плутон — один из примеров вероятного океанического мира. Но миры с ближайшими к поверхности океанами, что делает их наиболее доступными, — это Европа, спутник Юпитера, и Энцелад, спутник Сатурна.
Жизнь внутри океанических миров
Эти океаны представляют интерес для учёных не только потому, что они содержат невероятно много жидкой воды (в океане Европы, вполне возможно, примерно в два раза больше воды, чем во всех океанах Земли), но и потому, что химические взаимодействия между горными породами и океанской водой могут поддерживать жизнь. Фактически, окружающая среда в этих океанах может быть очень похожа на окружающую среду на Земле в то время, когда на нашей планете только зарождалась жизнь.
Это среда, в которой вода, просочившаяся в породы океанского дна, становится горячей и химически обогащается — вода, которая затем выбрасывается назад в океан. Микробы могут питаться этой химической энергией и, в свою очередь, могут быть съедены более крупными организмами. Ни солнечный свет, ни атмосфера на самом деле в этом случае не нужны. Многие тёплые каменистые структуры такого типа, известные как «гидротермальные источники», были задокументированы на дне океанов Земли с момента их открытия в 1977 году. В этих местах местная пищевая сеть действительно поддерживается за счёт хемосинтеза (энергии химических реакций), а не фотосинтезом (энергией от солнечного света).
В большинстве океанических миров Солнечной системы энергия, которая нагревает их каменистые недра и предотвращает замерзание океанов до самого основания, исходит главным образом от приливов и отливов. Это контрастирует с сильно радиоактивным нагревом недр Земли. Но химия взаимодействия воды и горных пород аналогична.
Пробы океана Энцелада уже были отобраны с помощью космического корабля «Кассини» через шлейфы ледяных кристаллов, которые обычно прорываются сквозь трещины во льду. Поэтому существует надежда, что миссия NASA «Europa Clipper» тоже сможет найти похожие шлейфы для отбора проб, когда в 2060 году начнёт серию близких облётов Европы. Однако стоит признать, что проникновение в океан для непосредственного исследования потенциально может быть гораздо более информативным, чем просто «обнюхивание» лиофилизированного образца.
Микроплавцы
Вот тут-то на арену и выходит концепция датчиков с независимыми микроплавцами (Swim). Идея состоит в том, чтобы приземлиться на Европе или Энцеладе (что было бы ни дешево и непросто) в месте с относительно тонким льдом (ещё не определено), и задействовав зонд с радиоактивным нагревом, просто взять и растопить дыру шириной 25 см, чтобы добраться до океана, расположенного на сотни или тысячи метров ниже.
Оказавшись там, зонд в качестве исследования пространства выпустит до четырёх десятков клиновидных микропловцов длиной 12 см. Правда тут важно понимать, их продолжительность работы будет намного ниже, чем у 3,6-метрового автономного подводного аппарата, известного под названием Boaty McBoatface, с дальностью передвижения 2 тыс. км, который уже прошёл более 100 км подо льдами Антарктиды.
На данном этапе Swim является лишь одним из пяти «исследований фазы 2» в ряде «передовых концепций», финансируемых в рамках программы NASA «Innovative Advanced Concepts» (NIAC). Таким образом, всё ещё есть большие шансы на то, что Swim всё-таки станет реальностью.
Микропловцы будут общаться с зондом акустически (посредством звуковых волн), тогда как зонд будет отправлять свои данные по кабелю на посадочный модуль, расположенный на поверхности. В ходе исследования прототипы будут опробованы в испытательном резервуаре — со всеми интегрированными подсистемами.
Каждый микропловец, ограниченный зарядом батареи и радиусом действия акустической линии передачи данных, скорее всего, сможет исследовать лишь небольшую площадь — десяток-другой метров от зонда, — но, действуя как стая, они смогут отображать изменения (во времени или местоположении) температуры и солёности. Возможно, они даже смогут измерить изменения мутности воды, что вполне может указать направление к ближайшему гидротермальному источнику.
Ограничения мощности микропловцов могут означать, что ни один из них не сможет нести камеры (для них потребуется собственный источник света) или датчики, которые могли бы специально чуять органические молекулы. Но на данном этапе ещё многое можно изменить, обновить и дополнить.
Как бы там ни было, отыскать признаки гидротермальных источников — дело непростое. В конце концов, океанское дно будет на много километров ниже точки выброса микропловцов, которые весьма ограничены в своих способностях, и это говорит о том, что для более качественного изучении дна действительно бы мог больше подойти аппарат, подобный Boaty McBoatface.
