Добавить новость
smi24.net
News in English
Декабрь
2023

Digging Deeper to Find Life on Ocean Worlds

0
7 Min Read

Digging Deeper to Find Life on Ocean Worlds

Conceptual image of a cryobot breaching into the ocean of Europa and searching for signs of life.
Credits:
NASA/JPL-Caltech

SNAPSHOT

In February 2023, researchers from around the country gathered at a NASA-sponsored workshop to discuss the latest developments and a roadmap for a cryobot mission concept to drill through the icy crusts of Europa and Enceladus and search for life.

“Follow the water” has been the mantra of the astrobiology community in search of alien life in the universe. Water is a fundamental building block of all terrestrial life as we know it and—as discovered by various space missions—water is abundant throughout the solar system, and perhaps, the universe. Ancient eroded features on Mars show clear evidence of a wet history, and the ongoing quest of the Perseverance rover aims to uncover clues as to whether or not Mars once hosted a population of microbes. However, there is only so much we can learn from the fossil record. To truly understand the nature of possible alien life, we must directly investigate the source—the liquid water.

Enter “Ocean Worlds.” Over the past two decades, scientists have discovered that a vast number of icy moons orbit the outer giant planets in our solar system. Many of these moons show strong evidence for harboring global oceans beneath their icy crusts.  In fact, these moons likely have far more liquid water than all of Earth’s oceans combined, and some may even have the right conditions to foster life. Two moons, in particular, have captured the imaginations of astrobiologists due to their amenable conditions for life and their relative ease of interrogation: Jupiter’s moon, Europa and Saturn’s moon, Enceladus. Both show strong evidence of a global subsurface ocean beneath a kilometers-thick water-ice crust—but how can we access this liquid water?

Various concepts for ocean access have been investigated over the past decades, ranging from robots that descend through crevasses to drills of varying types. One concept that has emerged as a leading candidate is the cryobot. A cryobot is a self-contained cylindrical probe that uses heat to melt the ice beneath it. The melted water then flows around the probe before refreezing behind it. Thermal ice drilling is so simple and effective that it has become a common tool for studying terrestrial glaciers and ice sheets. But how can we translate this technology to a system that can penetrate planetary icy crusts, which are colder, thicker, and more uncertain?

This dilemma has been a core focus of researchers—many of whom are supported by NASA’s Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa (SESAME) and Concepts for Ocean worlds Life Detection Technology (COLDTech) programs—for the past several years. In February 2023, NASA’s Planetary Exploration Science Technology Office (PESTO) convened a workshop at the California Institute of Technology, which brought together nearly 40 top researchers from diverse fields and institutions around the country to discuss progress in maturing this technology and to assess the challenges that remain.  Recent studies have made significant progress in refining our understanding of the ice shell environment, detailing a mission architecture, and maturing critical subsystems and technologies. In particular, workshop participants identified four key subsystems that drive the roadmap for developing a flight-ready architecture: the power, thermal, mobility, and communication subsystems.

Conceptual image of the Cryobot mission profile. A lander deploys a nuclear-powered probe, which melts through the ice shell to access the ocean below. A tether and wireless transceivers are deployed behind the probe during its descent for communication.
Credit: NASA/JPL-Caltech

First, the heart of a cryobot is a nuclear power system that generates the sustained heat required to melt through kilometers of ice. Various nuclear power systems that could suit a cryobot system have been identified, including the familiar Radioisotope Power Systems (RPS) that have powered many deep-space missions, and fission reactors that may be developed in the coming years. Two key constraints that drive the power system design are: (1) sufficient total power and density to facilitate efficient melting (about 10 kW), and (2) integration within a structural vessel to protect the power system from the high pressures of the deep ocean. These challenges are both solvable and have some historical precedent: NASA’s Cassini mission had a 14 kW thermal power system, and several Radioisotope Thermoelectric Generators (RTGs) were deployed to the bottom of the ocean in the 1960s and 1970s as power sources for navigation beacons, which operated in comparable pressures to the Europan ocean. However, a cryobot power system will require a concerted effort and close collaboration with the Department of Energy throughout the maturation of the mission concept.

Second, a thermal management system is required to manage the heat produced by the onboard nuclear power system, maintain safe internal temperatures, and distribute heat to the environment for efficient performance. This system requires two independent pumped fluid circuits: one that circulates an internal working fluid through channels embedded in the skin and another that circulates melted ice water with the surounding environment. Some of these technologies have been demonstrated at reduced and full scale, but more work is needed to validate performance at the range of ice conditions expected in the outer solar system.

In addition, the icy shells of Europa and Enceladus will contain impurities such as dust and salt, which, when sufficiently concentrated, may require auxilliary systems to penetrate. A combination of “water jetting” and mechanical cutting has been demonstrated to be effective at clearing debris ranging from fine particulate to solid blocks of salt from beneath the probe. Some impurities such as larger rocks, voids, or water bodies may remain impenetrable, requiring the cryobot to incorporate a downward-looking mapping sensor and steering mechanism—both of which have been demonstrated in terrestrial prototypes, though not yet in an integrated system. High-priority future work includes a more rigorous and probabilistic definition of the icy environments to quantify the likelihood of potential mobility hazards, and an integrated demonstration of hazard mitigation systems on a flight-like cryobot system. Europa Clipper will also provide key observations to constrain the prevalence and characteristics of hazards for a cryobot.

Finally, a cryobot mission requires a robust and redundant communication link through the ice shell to enable the lander to relay data to an orbiting relay asset or directly to Earth. Fiber optic cables are the industry standard for communicating with terrestrial melt probes and deep-sea vehicles, but require careful validation for deployment through ice shells, which are active. The movement of ice in these shells could break the cable. A team led by Dr. Kate Craft at the Johns Hopkins Applied Physics Laboratory has been investigating the propensity of tethers embedded in ice to break during ice-shear events, as well as methods to mitigate such breakage. While preliminary results from this study are highly encouraging, other teams are exploring wireless techniques for communicating through the ice, including radio frequency, acoustic, and magnetic transceivers.  These communication systems must be integrated onto the aft end of the probe and depoyed during its descent. Current projects funded under the NASA COLDTech program are taking the first steps toward addressing key risks for the communications system. Future work must validate performance across a broader range of conditions and demonstrate integration on a cryobot.

While the power, thermal, mobility, and communication subsystems took center stage, workshop participants also discussed other key systems and technologies that will require maturation to enable a cryobot mission. These topics include an integrated instrument suite with accommodations for liquid sampling and outward-facing apertures, planetary protection and sterilization strategies, materials selection for corrosion mitigation, ice-anchoring mechanisms, and autonomy. However, none of these technologies were identified as major risks or challenges in the cryobot mission concept roadmap.

Overall, the consensus finding of workshop participants was that this mission concept remains feasible, scientifically compelling, and the most plausible near-term way to directly search for life in situ on an ocean world. Continued support would allow scientists and engineers to make even further progress toward readying cryobots for future mission opportunities. The potential for the direct detection of life on another world seems more possible than ever.

This research was carried out at the Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, under a contract with the National Aeronautics and Space Administration (80NM0018D0004).

PROJECT LEAD

Dr. Benjamin Hockman, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology

SPONSORING ORGANIZATION

NASA’s Planetary Exploration Science Technology Office (PESTO)

Share

Details

Last Updated
Dec 05, 2023







На фоне массовой раздачи паспортов России таджикам очередного русского лишают гражданства и отправляют на судилище в Таджикистан

Грачья Погосян: достойный пример гуманизма и патриотизма (к 55-летию известного благотворителя)

Охранник из аэропорта Внуково стал моделью

Косметолог-эстетист Наталья Рябинова: самые эффективные способы борьбы с веснушками


Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle

Report: Liverpool decision hands advantage to Man United in midfielder pursuit

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 


В ДТП на трассе погибли двое детей и женщина

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая

Аэропорт Внуково (станция метро)

"Главный азербайджанец Урала" сдал Алиева. Этот раунд Баку проиграл. Что будет дальше?


Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta

Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

Modders are trying their hardest to add an NVMe SSD to the Switch 2, which is both impressive and something I'm not going to do

The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'


Овочі можусть стати розкішшю для українців


Рок-фестиваль «Окна Открой» в Петербурге: возвращение звезд и открытие новых талантов

Косметолог-эстетист Наталья Рябинова: самые эффективные способы борьбы с веснушками

Команда «Буран» одержала победу на «Архипелаге 2025»

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая

Ян Топлес провел конкурс двойников «умного человека в очках» из нашумевшего мема

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча


Турист, отравившийся чачей, мог выжить, если бы не поспешил к детям

Ультракороткофокусный лазерный проектор Hisense Smart Laser Cinema PT1 – теперь в России

Британского наёмника Хейдена привезли в Москву: Психически нестабильный вэсэушник оказался в СИЗО

Неоконсервативная политика Трампа: антироссийский курс и новый "санитарный кордон"


Зверев пробился в третий раунд турнира "Мастерс" в Цинциннати

Андрей Рублёв обыграл Лёнера Тьена на старте «Мастерса» в Цинциннати

Самсонова проиграла Таунсенд на турнире в Цинциннати

Александрова пробилась в третий круг турнира в Цинциннати


На синей ветке метро запустили новый «Состав будущего»

Музыкальный журналист Дмитрий Ухов скончался в возрасте 79 лет

Зачем Россия повернула свои войска на север от Покровска

На ВДНХ 14 августа начнется фестиваль "Вкусы России"


Музыкальные новости

Александр Розенбаум рассказал о мюзикле «Вальс-Бостон»

Концерт Тимберлейка в Стамбуле превратился в хаос: Мот рассказал о давке, сломанных заборах и драках

Работа над байопиком о Шэрон и Оззи Осборн продолжается после смерти музыканта

Mash: врачи призвали Александра Розенбаума бросить курить


Команда «Буран» одержала победу на «Архипелаге 2025»

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Рок-фестиваль «Окна Открой» в Петербурге: возвращение звезд и открытие новых талантов

Косметолог-эстетист Наталья Рябинова: самые эффективные способы борьбы с веснушками


Не лечит, но помогает: уже сегодня ТНТ покажет премьеру комедийного сериала «Знахарь» с Денисом Васильевым и Катериной Ковальчук

Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»

Московское «Торпедо» и «Спартак» из Костромы обменяются голами, «Пюник» возьмет три очка. Экспресс дня 11 августа: прогноз и ставка

РПЛ: «Зенит» забил в свои ворота и проиграл «Ахмату» Черчесова, а хет-трик Батракова помог «Локомотиву» обыграть «Спартак»


У Крымского моста скопилась очередь из 1,1 тысячи автомобилей

Дептранс Москвы предупредил автомобилистов об ухудшении погоды

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Российский рэпер сжег кабриолет BMW прямо на сцене


Генсек НАТО предположил возможный итог встречи Трампа и Путина

Медиа сообщили о предполагаемой локации встречи Путина и Трампа на Аляске

Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»

Bloomberg сообщает, что ЕС хочет провести переговоры с Трампом до встречи с Путиным




Косметолог-эстетист Наталья Рябинова: самые эффективные способы борьбы с веснушками

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Уровень медицины в Некрасовке растет

Custom Clinic - это клиника в центре Санкт-Петербурга, где решают проблему выпадения волос комплексно и эффективно


В Киеве сделали заявление о территориальных уступках


"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

Охрану общественного порядка и безопасность на футбольных матчах в Москве обеспечила Росгвардия

Чемпионат по самбо столичного главка Росгвардии завершился в Москве

Компания «КЕНГУРУ.ПРО» подписала соглашение с сетью премиальных фитнес-студий PRO TRENER


Интервью Лукашенко на "Беларусь 1" стало примером пропагандистской одержимости

В Минске считают, что интервью Лукашенко превратили в пропагандистский опус


Собянин: Окончен основной этап благоустройства набережной в Покровском-Стрешневе

Сергей Собянин: С 2011 года в Москве привели в порядок более 90 км набережных

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: сбиты ещё три беспилотника, летевших на Москву


Новости: в Колорадо из-за масштабного лесного пожара эвакуировали исправительное учреждение

США предостерегают о возможной крупной чрезвычайной ситуации

Было-стало. Какая улица вела на Москву, а привела в заповедник

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов


Анастасия Нагорная стала первой женщиной–машинистом на ГЖД

Неоконсервативная политика Трампа: антироссийский курс и новый "санитарный кордон"

Британского наёмника Хейдена привезли в Москву: Психически нестабильный вэсэушник оказался в СИЗО

На синей ветке метро запустили новый «Состав будущего»


Сотрудниками полиции и Росгвардии задержан гражданин, причастный к поджогу релейного шкафа в Архангельской области

Полицейский погиб при задержании поджигателя релейного шкафа под Архангельском

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК

без заголовка


Когда достроят больницу скорой помощи и онкодиспансер в Севастополе

Прогноз погоды в Крыму на 10 августа

Прогноз погоды в Крыму на понедельник

Подросток на Мersedes сбил пешехода на трассе в Керчь


Турист, отравившийся чачей, мог выжить, если бы не поспешил к детям

Сулейманов высказался о первой победе «Ростова»

На синей ветке метро запустили новый «Состав будущего»

Музыкальный журналист Дмитрий Ухов скончался в возрасте 79 лет














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *