นับตั้งแต่แคสสินี ภารกิจเข้าสู่ระบบดาวเสาร์และเริ่มศึกษาดวงจันทร์ของมันเอนเซลาดัสได้กลายเป็นแหล่งสำคัญที่น่าสนใจ เมื่อเครื่องมือตรวจพบพลัมน้ำและโมเลกุลอินทรีย์ที่ปะทุออกมาจากบริเวณขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์นักวิทยาศาสตร์เริ่มคาดการณ์ว่าเอนเซลาดัสอาจมีมหาสมุทรน้ำอุ่นในการตกแต่งภายใน - เช่นเดียวกับดวงจันทร์ของจูปิเตอร์และวัตถุอื่น ๆ ในระบบสุริยะของเรา
ในอนาคตนาซ่าหวังที่จะส่งภารกิจไปยังระบบนี้เพื่อสำรวจขนนกเหล่านี้และการตกแต่งภายในของเอนเซลาดัส ภารกิจนี้อาจรวมถึงเครื่องมือใหม่ที่เพิ่งประกาศโดยองค์การนาซ่าซึ่งรู้จักกันในชื่อ Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI) เครื่องมือนี้ซึ่งเสนอโดยทีมงานจาก NASA Goddard Space Flight Center เพิ่งได้รับการสนับสนุนเพื่อการพัฒนาต่อไป
ก่อนที่จะ แคสสินี ภารกิจนักวิทยาศาสตร์คิดว่าพื้นผิวของเอนเซลาดัสนั้นแข็งตัวเป็นน้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม แคสสินี ข้อมูลเผยวอกแวกเล็กน้อยในวงโคจรของดวงจันทร์ซึ่งบ่งบอกว่ามีมหาสมุทรอยู่ภายใน เช่นเดียวกับยูโรปาซึ่งเกิดจากแรงคลื่นที่ทำให้เกิดการโค้งงอในแกนกลางซึ่งสร้างความร้อนเพียงพอที่จะกักน้ำของเหลวไว้ภายใน รอบขั้วใต้ทำให้เกิดรอยแตกน้ำแข็งและเกิดรอยแยก
แคสสินี ภารกิจยังค้นพบขนนกที่เปล่งออกมาจากรอยแยกที่แตกต่างกันประมาณ 100 ซึ่งพ่นอนุภาคน้ำแข็งไอน้ำคาร์บอนไดออกไซด์มีเทนและก๊าซอื่น ๆ เข้าสู่อวกาศอย่างต่อเนื่อง เพื่อศึกษาเพิ่มเติมอย่างใกล้ชิดเหล่านี้ NASA ได้พัฒนาเครื่องมือที่มีความทะเยอทะยานซึ่งต้องอาศัยคลื่นมิลลิเมตรหรือคลื่นความถี่วิทยุ (RF) เพื่อกำหนดองค์ประกอบของพวกมันและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมหาสมุทรภายในของเอนเซลาดัส
ตามรายงานของ Gordon Chin ผู้วิจัยหลักของ SELFI SELFI แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงที่สำคัญเหนืออุปกรณ์ submillimeter-wavelenght ที่มีอยู่ เมื่อนำไปใช้งานแล้วมันจะทำการวัดร่องรอยของสารเคมีในขนนกและกลุ่มน้ำแข็งที่ปล่อยออกมาจากรอยแยกทางใต้ของเอนเซลาดัสซึ่งรู้จักกันในนาม "เสือลาย" นอกเหนือจากการเปิดเผยองค์ประกอบทางเคมีของมหาสมุทรเครื่องมือนี้ยังบ่งบอกถึงศักยภาพในการช่วยชีวิต
บนโลกช่องระบายความร้อนด้วยพลังน้ำเป็นบ้านของระบบนิเวศที่เจริญรุ่งเรืองและถูกสงสัยว่าเป็นสถานที่ที่ชีวิตปรากฏขึ้นครั้งแรกบนโลก ดังนั้นทำไมนักวิทยาศาสตร์จึงกระตือรือร้นที่จะศึกษากิจกรรมไฮโดรเทอร์มอลบนดวงจันทร์อย่างเอนเซลาดัสเนื่องจากสิ่งเหล่านี้อาจเป็นตัวแทนของสถานที่ที่มีโอกาสมากที่สุดในการหาชีวิตนอกโลกในระบบสุริยะของเรา ดังที่ชินระบุในแถลงการณ์ขององค์การนาซ่า:
“ ความยาวคลื่นซับมิลมิเตอร์ซึ่งอยู่ในช่วงคลื่นวิทยุความถี่สูงมากทำให้เราสามารถวัดปริมาณของโมเลกุลหลายชนิดในก๊าซเย็น เราสามารถสแกนขนนกทั้งหมดเพื่อดูว่ามีอะไรออกมาจากเอนเซลาดัส ไอน้ำและโมเลกุลอื่น ๆ สามารถเปิดเผยทางเคมีของมหาสมุทรและนำยานอวกาศไปสู่เส้นทางที่ดีที่สุดในการบินผ่านขนนกเพื่อทำการวัดอื่น ๆ โดยตรง”
โมเลกุลเช่นน้ำคาร์บอนไดออกไซด์และองค์ประกอบอื่น ๆ ออกอากาศความถี่วิทยุเฉพาะซึ่งสเปกโตมิเตอร์มิลลิเมตรนั้นมีความไวต่อ เส้นสเปกตรัมนั้นไม่ต่อเนื่องกันมากและความเข้มที่พวกมันออกอากาศสามารถใช้ในการหาปริมาณการมีอยู่ของมัน กล่าวอีกนัยหนึ่งเครื่องมือเช่น SELFI ไม่เพียง แต่จะสามารถกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของมหาสมุทรภายใน Enceladus แต่ยังรวมถึงความอุดมสมบูรณ์ของสารเคมีเหล่านั้น
เป็นเวลาหลายทศวรรษที่มีการใช้สเปกโตรมิเตอร์ในวิทยาศาสตร์อวกาศเพื่อวัดองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์ดวงดาวดาวหางและเป้าหมายอื่น ๆ ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ได้พยายามที่จะรับสเปกตรัมจากดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลออกไปเพื่อกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศของพวกเขา สิ่งนี้สำคัญมากเมื่อต้องค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้เนื่องจากไอน้ำ, ไนโตรเจนและก๊าซออกซิเจนล้วนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชีวิตอย่างที่เรารู้
การทำการสแกนในแถบซับมิลมิเตอร์เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างใหม่เนื่องจากเครื่องมือที่ไวต่อซับมิลมิลลิเมตรมีความซับซ้อนและยากต่อการสร้าง แต่ด้วยความช่วยเหลือของการระดมทุนเพื่อการวิจัยและพัฒนาของนาซาชินและเพื่อนร่วมงานของเขากำลังเพิ่มความไวของเครื่องมือโดยใช้เครื่องขยายเสียงที่จะเพิ่มสัญญาณให้อยู่ที่ประมาณ 557 GHz สิ่งนี้จะช่วยให้ SELFI ตรวจจับร่องรอยของน้ำและก๊าซที่มาจากพื้นผิวของเอนเซลาดัส
การปรับปรุงอื่น ๆ รวมถึงระบบประมวลผลข้อมูลคลื่นความถี่วิทยุที่ประหยัดพลังงานและยืดหยุ่นยิ่งขึ้นรวมถึงสเปกโตรมิเตอร์แบบดิจิตอลที่ซับซ้อนสำหรับสัญญาณ RF การปรับปรุงหลังนี้จะใช้วงจรที่ตั้งโปรแกรมได้ความเร็วสูงในการแปลงข้อมูล RF เป็นสัญญาณดิจิตอลที่สามารถวิเคราะห์เพื่อวัดปริมาณก๊าซอุณหภูมิและความเร็วจากควันของเอนเซลาดัส
การปรับปรุงเหล่านี้จะช่วยให้ SELFI สามารถตรวจจับและวิเคราะห์โมเลกุลต่าง ๆ 13 ชนิดซึ่งรวมถึงไอโซโทปต่าง ๆ ของน้ำเมทานอลแอมโมเนียโอโซนไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และโซเดียมคลอไรด์ (aka เกลือ) นอกเหนือจากเอนเซลาดัสชินเชื่อว่าทีมสามารถปรับปรุงเครื่องมือให้เพียงพอสำหรับภารกิจที่เสนอในอนาคต “ SELFI เป็นเรื่องใหม่จริง ๆ ” เขากล่าว “ นี่เป็นหนึ่งในเครื่องมือซับมิลมิเตอร์ที่ทะเยอทะยานที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา”
ยกตัวอย่างเช่นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้เห็นกิจกรรมของขนนกที่มาจากพื้นผิวของยูโรปา ที่นี่เช่นกันกิจกรรมนี้เชื่อว่าเป็นผลมาจากกิจกรรมความร้อนใต้พิภพซึ่งส่งขนนกน้ำอุ่นจากมหาสมุทรภายในของดวงจันทร์ไปยังพื้นผิว นาซ่าหวังที่จะตรวจสอบขนนกเหล่านี้และผู้ที่อยู่ในเอนเซลาดัสโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ซึ่งจะเริ่มใช้งานในปี 2562
ความเป็นไปได้อีกอย่างก็คือการติดตั้ง Europa Clipper ที่เสนอซึ่งจะเปิดตัวระหว่างปี 2022 ถึง 2025 ด้วยเครื่องมืออย่าง SELFI แพ็คเกจเครื่องมือสำหรับโพรบนี้ต้องการสเปคโตรมิเตอร์แล้ว แต่อุปกรณ์คลื่นวิทยุและคลื่นวิทยุที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นสามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับขนนกของยูโรปา ข้อมูลนี้สามารถแก้ไขข้อถกเถียงที่มีอายุหลายสิบปีว่าการตกแต่งภายในของยูโรปานั้นสามารถช่วยชีวิตได้หรือไม่
ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้าหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดในการสำรวจอวกาศคือการตรวจสอบ "มหาสมุทรโลก" ของระบบสุริยะเพื่อหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิต เพื่อดูสิ่งนี้ผ่านทางองค์การนาซ่าและหน่วยงานอวกาศอื่นกำลังยุ่งอยู่กับการพัฒนาเครื่องมือที่จำเป็นในการดมกลิ่นตัวชี้วัดทางเคมีและชีวภาพทั้งหมด ภายในหนึ่งทศวรรษที่มีโชคเราอาจพบว่าชีวิตบนโลกไม่ใช่ข้อยกเว้น แต่เป็นส่วนหนึ่งของบรรทัดฐานที่ยิ่งใหญ่กว่า
