НАСА считает, что миссия Trident может отправиться к Нептуну

Прошло 30 лет с тех пор, как космический корабль НАСА Вояджер-2 пролетел мимо газового гиганта и его самой большой луны, и этот пролёт задал больше вопросов, чем принес ответов. Возможно, удастся получить некоторые ответы в 2038 году, когда позиции Юпитера, Нептуна и Тритона будут подходящими для миссии.

НАСА обдумывает следующую миссию в рамках Программы открытий (Discovery Program), сужая ее до четырех возможностей: миссию по изучению атмосферы Венеры; для наблюдения за вулканической активностью на Ио, луне Юпитера; одну для картирования поверхности Венеры и изучения ее геологии; и одну исследования луны Нептуна Тритон.

Концептуальная миссия в Тритон называется Trident, и она конкурирует с остальными тремя, чтобы воплотиться в жизнь.

Нептун - редко посещаемая планета. Фактически, только один космический корабль её посещал. Вояджер-2 пролетел мимо Нептуна в 1989 году и дал несколько дразнящих проблесков его странной луны, Тритона.

«Тритон всегда был одним из самых захватывающих и интригующих тел Солнечной системы», - сказала Луиза Проктер, директор Лунного и Планетарного Института Ассоциации космических исследований университетов в Хьюстоне. Проктер возглавит предлагаемую миссию Trident. «Мне всегда нравились изображения Вояджера-2 и их дразнящие проблески этой странной, безумной луны, которую никто не понимает», - добавила Проктер в пресс-релизе.

Миссия Trident должна была начаться в 2026 году, воспользовавшись редким и полезным выравниванием между Юпитером, Нептуном и Тритоном в 2038 году. Оно поможет гравитационным полетам у Земли, Венеры и Юпитера перед продолжением полета к Нептуну. Все эти пролеты будут продвигать космический корабль к цели. Затем он совершил бы облет Нептуна и пролет Тритона. К сожалению, профиль миссии не включает никаких орбитальных аппаратов или кораблей.

Уникальный путь космического корабля будет означать, что даже с одним пролетом Тритона он сможет почти полностью нанести на карту поверхность Луны. Он также сможет пролететь в пределах 500 км (310 миль) от поверхности, прямо через тонкую атмосферу Тритона.

«Проектировщики миссии и навигаторы хорошо поработали», - говорит Уильям Фрейзер из JPL, инженер по проекту Trident. «После 13 лет полета через Солнечную систему мы можем уверенно проскользнуть по верхнему краю атмосферы Тритона, что просто ошеломляет».

У Тритона есть несколько странных характеристик, которые требуют объяснений.

Когда Вояджер-2 прошел мимо Тритона в 1989 году, он заметил несколько вещей, которые разожгли любопытство ученых. Были извержения газообразного азота и пыли, достигающие до 8 км (5 миль) в высоту. Было видно только несколько ударных кратеров, и поверхность неоднократно показывалась. Были гребни, борозды, равнины и плато, но не было изменений поверхности более 1 км.

«Тритон странный, но в то же время довольно интересный для науки», - сказал Карл Митчелл из JPL. «Мы знаем, что у поверхности есть все эти особенности, которые мы никогда не видели прежде, что побуждает в нас желание узнать, как работает этот мир?»

Ученые также получили внутреннюю часть Тритона, хотя есть много, что требует подтверждения, и многое, что до сих пор неизвестно. Скорее всего, это дифференцированное тело, то есть имеет кору, мантию и ядро. Но мантия, скорее всего, состоит из жидкой воды, и в ядре Тритона должно быть достаточно радиоактивного материала, чтобы поддерживать воду в тепле. Есть доказательства, подтверждающие все это, но миссия прояснит некоторые из них и ответит на некоторые другие вопросы.

Тритон находится на ретроградной орбите с Нептуном, то есть вращается в противоположном направлении вращению Нептуна. Это единственная большая луна в Солнечной системе, которая делает это. Единственное объяснение этого противоположного вращения состоит в том, что на самом деле это захваченный объект из пояса Койпера, а не местная луна. Он также сильно наклонен относительно Нептуна, смещен на 23 градуса.

У Тритона очень тонкая азотная атмосфера, в которой только следовые количества окиси углерода и метана. Ученые считают, что атмосфера происходит от таяния азотного льда на поверхности. И ионосфера луны заполнена заряженными частицами и в 10 раз активнее, чем любая другая луна.

Активная ионосфера - одно из самых загадочных качеств Тритона. Обычно эта деятельность управляется Солнцем. Но Тритон настолько далеко от Солнца (в 30 раз дальше, чем Земля), что что-то еще должно управлять этим.

Проблема в том, что все это известно из одного пролета Вояджера-2 с расстояния 40000 км (25000 миль) от Тритона. Необходимо подлететь поближе, чтобы узнать больше об этой странной луне.

НАСА определило ряд первоочередных вопросов высшего уровня, которые определяют выбор миссий. Вот некоторые из вопросов, приоритетных для Группы по изучению внешних планет НАСА:

- Каково распределение и история жизни в Солнечной системе?

- Каково происхождение, эволюция и структура планетных систем?

- Какие современные процессы формируют планетные системы, и как эти процессы создают разные результаты в разных мирах и между ними?

Одно из основных направлений всего этого исследовательского желания сосредоточено на воде и потенциальной жидкой мантии Тритона.

У Группы по изучению внешних планет НАСА есть определенный набор вопросов, касающихся воды, океанических миров и роли, которую они играют:

- Что контролирует обитаемость океанических миров?

- Океанические миры содержат жизнь сейчас или в прошлом?

- Какую роль сыграли планеты-гиганты в возникновении жизни на Земле или в других местах Солнечной системы?

В Солнечной системе есть другие подозреваемые океанические спутники - Европа, Ганимед и Энцелад. Но Тритон намного дальше от Солнца, чем другие луны, и в отличие от них, подземный океан Тритона, вероятно, развивался после того, как Нептун захватил его. Как этот процесс закончился?

«Как мы сообщили НАСА в нашем предложении о миссии, Тритон - это не просто ключ к науке о Солнечной системе - это целое связующее звено: захваченный объект пояса Койпера, потенциальный океанический мир с активными шлейфами, энергичная ионосфера и молодая уникальная поверхность», - сообщил ученый проекта Trident Карл Митчелл.

Миссия Trident не может ответить на все эти вопросы сразу. Но поможет сократить их. Инструменты, которые составят научную полезную нагрузку, будут выбраны, чтобы продвинуть наше понимание Тритона по нескольким направлениям, а не только по водному аспекту.

Текущая концепция Trident требует камер, двух спектрометров, магнитометра и радиологического эксперимента. Инфракрасный спектрометр будет отображать поверхность, плазменный спектрометр исследует атмосферу, особенно активную ионосферу Тритона, а магнитометр будет искать любой подповерхностный океан.

Trident использует полнокадровую камеру для съемки того же изображения, что и Вояджер-2, но в полном «сиянии Нептуна», когда отраженный свет Солнца осветит темную сторону Тритона. Ученые могут наблюдать за изменениями с момента последнего визита и узнать, насколько активен Тритон.

За эти годы было предложено много миссий к Нептуну и Тритону. Включая Уран и его спутники, пара ледяных гигантов и их спутники представляет собой единственный класс планет, который мы не исследовали в нашей Солнечной системе. И их изучение не только ответит на вопросы о нашей собственной системе. На сегодняшний день наиболее распространенным типом экзопланет являются планеты, похожие на Нептун. Поэтому, что бы мы ни узнали о Тритоне, кое-что из этого будет распространяться и на наше понимание экзопланет.

Миссия Trident - это всего лишь концепция на данный момент. И она конкурирует с тремя другими миссиями. К лету 2021 года НАСА сузит выбор до двух финалистов или одного победителя.

Необычные свойства Тритона могут многое рассказать об эволюции Солнечной системы, о воде, обитаемости и возможности жизни во внешней Солнечной системе, вдали от Солнца. С нашего большого расстояния мы вынуждены гадать и удивляться этой странной луне, а также перетасовывать её немногочисленные и дразнящие образы.

Единственный способ получить реальные ответы – отправиться к ней.