NASA dan SpaceX meluncurkan Europa Clipper ke bulan Jupiter

Europa Clipper, pesawat ruang angkasa antarplanet terbesar yang pernah dibuat oleh NASA, lepas landas dari Kennedy Space Center di Florida Senin sore.

Misi ini akan menjawab salah satu pertanyaan mendasar biologi: Mungkinkah ada kehidupan di tempat lain di tata surya kita?

Tujuan pesawat ruang angkasa ini adalah Europa, salah satu bulan Jupiter, tempat air mengalir di bawah lapisan es yang tebalnya bisa lebih dari 10 mil. Dunia samudera seperti ini cukup umum di bagian luar tata surya. Hal ini menimbulkan spekulasi: Mungkinkah ada kehidupan yang berenang di salah satu lautan tersebut?

Untuk saat ini, jawabannya mungkin menarik.

Misi Europa Clipper senilai $5,2 miliar adalah misi pertama NASA yang didedikasikan untuk mengisi kekosongan mengenai kelayakhunian dunia samudera ini.

“Saya pikir Europa jelas merupakan tempat yang paling mungkin terdapat kehidupan di luar bumi di tata surya kita,” kata Robert Pappalardo, ilmuwan proyek Europa Clipper. “Hal ini karena kemungkinan besar mengandung bahan-bahan yang diperlukan untuk kehidupan dalam jumlah besar dan memiliki cukup waktu untuk memulai kehidupan.”

Saat lepas landas, Europa Clipper memiliki berat sekitar 12.500 pon, sekitar setengahnya adalah bahan bakar.

Roket SpaceX Falcon Heavy yang kuat membawa pesawat ruang angkasa dari Bumi ke orbit mengelilingi matahari. Penerbangan melintasi Mars pada bulan Februari mendatang akan memberikan dorongan gravitasi, kemudian akan berayun kembali mengelilingi Bumi pada bulan Desember 2026 untuk mendapatkan percepatan tambahan menuju tujuannya.

Setelah menempuh perjalanan sejauh 1,8 miliar mil selama lima setengah tahun, Europa Clipper dijadwalkan memasuki orbit di sekitar Jupiter pada 11 April 2030. Ia kemudian akan melakukan 49 kali terbang melintasi Europa selama empat tahun.

Karena Bumi adalah satu-satunya tempat di mana kehidupan diketahui ada, tidak mengherankan jika para ilmuwan percaya bahwa tempat paling menjanjikan untuk mencari kehidupan adalah di tempat serupa: sebuah planet mirip Bumi yang suhunya tidak terlalu dingin atau terlalu hangat, dengan suhu yang memungkinkan air cair, yang penting bagi kehidupan seperti yang kita kenal, mengalir ke permukaan.

Wilayah di sekitar bintang dengan kondisi sejuk seperti itu dikenal sebagai zona layak huni, atau bagi penggemar dongeng, zona Goldilocks.

Di tata surya kita, hanya Bumi yang memenuhi kriteria “tepat”. Namun ternyata air cair sangat umum ditemukan di bagian luar tata surya, bersembunyi di balik lapisan es. Europa adalah dunia pertama di mana para ilmuwan planet menemukan bukti kuat adanya lautan yang tak kasat mata, dan faktanya, mereka kini percaya bahwa lautan tersebut bisa menampung air dua kali lebih banyak dibandingkan gabungan seluruh lautan di bumi.

Dunia lain yang diperkirakan memiliki lautan antara lain Callisto dan Ganymede, dua bulan es besar Jupiter lainnya; Enceladus dan Mimas mengorbit Saturnus; Triton di sekitar Neptunus. Bahkan Pluto, planet kerdil.

Selain air, komponen penting kehidupan lainnya dianggap energi dan molekul berbasis karbon. Misi ini bertujuan untuk mempelajari apakah organisme ini juga ada di Eropa.

Untuk melakukan hal ini, pesawat ruang angkasa membawa sembilan instrumen, termasuk kamera, spektrometer, magnetometer, dan radar. Melalui pengamatannya, para ilmuwan berharap dapat mengukur kedalaman lautan, mengidentifikasi beberapa senyawa yang ditemukan di permukaan Europa, dan memetakan medan magnet bulan secara akurat, yang akan memberikan petunjuk tambahan tentang apa yang ada di dalamnya.

Tidak ada satupun instrumen yang akan mencari makhluk hidup secara langsung, hanya apakah kondisi di dalam Europa dapat mendukung kehidupan.

Gravitasi besar Jupiter mendorong dan menarik bagian dalam Europa, dan panas gesekan dapat memicu ventilasi hidrotermal di dasar laut. Ventilasi dapat memuntahkan bahan kimia yang disebut reduktor ke laut.

Di permukaan, pemboman radiasi dari Jupiter di atas es menghasilkan bahan pengoksidasi. Ketika oksidan dan zat pereduksi bergabung, energi dilepaskan, yaitu reaksi kimia yang dapat menggerakkan kehidupan.

Namun agar hal ini bisa terjadi, oksidan di permukaan Europa harus berpindah sejauh bermil-mil es ke laut.

Kuncinya adalah es di Europa bukanlah kerak padat yang sederhana, seperti halnya kerak bumi yang bukanlah bongkahan batuan padat yang sederhana.

Di bawah tekanan di bawah permukaan, es menjadi bisa ditekuk. Gumpalan es yang hangat naik ke permukaan dan gumpalan es yang lebih dingin dan lebih padat tenggelam, kemungkinan besar membawa oksidan ke bawah – pola konveksi yang mirip dengan bagaimana mantel naik dan turun di dalam bumi.

Ini mungkin merupakan ban berjalan yang mengangkut bahan kimia permukaan ke laut.

“Ini sangat diantisipasi sebagai lampu lava,” kata Donald Blankenship, seorang profesor riset di Institut Geofisika Universitas Texas dan peneliti utama instrumen radar penembus es Europa Clipper.

Suara dari radar pesawat ruang angkasa hampir dengan mudah melewati es dan salju tetapi memantul di air asin. Jadi Europa Clipper mungkin bisa melihat hingga menembus es dan lautan.

Radar juga dapat mendeteksi danau yang terkubur di dalam es, dan kriovolkano yang mengeluarkan air, bukan batuan cair.

Pencitra termal yang ada di kapal akan mencari titik-titik hangat, yang dapat menunjukkan tempat-tempat yang esnya lebih tipis dan lautan lebih dekat ke permukaan.

Instrumen berbentuk tabung yang kira-kira seukuran sepotong roti Prancis akan menangkap dan mengidentifikasi molekul dari atmosfer tipis, termasuk molekul berbasis karbon yang dapat berfungsi sebagai bahan penyusun kehidupan.

Teleskop Luar Angkasa Hubble telah mendeteksi gumpalan uap air yang sesekali meletus dari permukaan Europa. Jika beruntung, Europa Clipper bisa terbang melewati gumpalan bahan peledak, yang mungkin merupakan material dari laut.

Instrumen lain, spektrometer ultraviolet, juga dapat mengidentifikasi molekul di dalam gumpalan ketika bintang jauh lewat di belakang Europa. Europa diperkirakan akan mengaburkan bintang dengan cara ini sekitar 100 kali selama misi berlangsung. Melihat bagaimana warna sinar ultraviolet yang dipancarkan bintang redup akan menentukan kepadatan gas dan bahan penyusunnya.

Merupakan perjalanan yang panjang dan lambat untuk membawa misi Europa Clipper ke landasan peluncuran.

Ketika Voyager 2 terbang melewati Jupiter pada tahun 1979, gambar Europa menunjukkan sesuatu yang tampak seperti bola basah – permukaan yang terang namun pecah hampir tanpa kawah, yang menunjukkan bahwa beberapa proses geologi sedang memusnahkannya.

Hal ini membangkitkan rasa ingin tahu para ilmuwan untuk mempelajari lebih lanjut, terutama setelah pengukuran medan magnet Europa yang dilakukan oleh pesawat ruang angkasa Galileo milik NASA dua dekade lalu memberikan bukti kuat tentang keberadaan lapisan air asin.

“Kami mulai merencanakan misi ini sekitar tahun 1995, 30 tahun yang lalu,” kata Tom McCord, ilmuwan senior di Planetary Science Institute yang mengerjakan misi tersebut mengirim instrumen dan lainnya dalam perjalanan 10 jam.” Enam tahun untuk benar-benar mulai melakukan pengukuran.

Untuk waktu yang lama, para pejabat senior di markas besar NASA di Washington tidak terlalu tertarik dengan Eropa.

Namun, John Culberson, seorang Republikan Texas yang terpilih menjadi anggota Kongres pada tahun 2000, sangat tertarik.

Mr Culberson ingat mengunjungi Laboratorium Propulsi Jet NASA di California ketika penjelajah Opportunity mendarat di Mars pada tahun 2004. Para insinyur di laboratorium tersebut memberikan ringkasan tentang apa yang sedang mereka kerjakan, dan misi yang menggugah rasa ingin tahunya adalah mengunjungi beberapa bulan besar Jupiter, termasuk Eropa.

“Saya mengetahui bahwa mereka tidak menerima dukungan apa pun dari kantor pusat,” kata Culberson. Jadi, sebagai anggota Komite Alokasi, dia menambahkan uang untuk misinya.

Dia kesal dan frustrasi ketika pejabat NASA mengeluarkan uang untuk proyek lain. “Kami telah menabung uang untuk Eropa dari tahun ke tahun, dan NASA telah menemukan cara untuk menyiasatinya,” katanya.

Salah satu bagian dari keengganan NASA adalah ketakutan bahwa biaya misi ambisius Europa akan menjadi tidak terkendali.

Pada tahun 2010, Dr. Pappalardo mengumpulkan ilmuwan dan insinyur dari dalam dan luar NASA untuk bertukar pikiran tentang cara membuat misi lebih kecil dan lebih terjangkau. Separuh dari tim kecil tersebut adalah orang-orang yang sebelumnya pernah mengerjakan rancangan misi. Separuh lainnya adalah orang-orang yang mengkritiknya, kata Dr. Pappalardo.

Ia mencatat bahwa ia memulai pertemuan pertama dengan menyajikan slide kosong. “Kami memulai dengan selembar kertas kosong,” kata Dr. Pappalardo.

Awalnya, pesawat luar angkasa itu dijadwalkan memasuki orbit di sekitar Europa. Analisis tersebut pada akhirnya menunjukkan bahwa hampir semua ilmu pengetahuan dapat dicapai melalui beberapa penerbangan, sehingga mengurangi jumlah perisai dan bahan bakar yang dibutuhkan pesawat ruang angkasa.

Saat bertugas di Subkomite Alokasi yang mendanai NASA, Mr. Culberson memperjuangkan Europa Clipper dan kemampuannya untuk mendeteksi kehidupan di luar bumi. Dia juga ingin NASA menyertakan pendarat.

“Ini adalah kesempatan nyata untuk menghidupkan kembali gairah masyarakat terhadap program luar angkasa,” katanya.

Namun pemerintahan Obama memiliki prioritas lain untuk NASA. Permintaan anggarannya pada tahun 2014 mencakup uang tidak hanya untuk Mission Europe. Dia dengan tegas menyatakan bahwa NASA tidak mampu membelinya “untuk masa mendatang”.

Planetary Society, sebuah organisasi nirlaba yang mengadvokasi eksplorasi ruang angkasa, juga berkampanye atas nama Eropa. “Kami belum pernah menjangkau anggota dengan cara seperti ini sebelumnya,” kata Casey Dreyer, kepala kebijakan luar angkasa asosiasi tersebut. “Saya pikir kami membantu memperkuat hal itu sebagai sesuatu yang harus dilakukan, sesuatu yang mendapat dukungan.”

Di bawah pemerintahan Trump, misi Europe Clipper akhirnya mendapatkan momentum dan anggaran yang signifikan.

Tuan Culberson kalah dalam pencalonannya kembali pada tahun 2018. Europa Clipper selamat. Namun usulan pendaratan, yang bisa menambah biaya miliaran dolar, tidak terwujud.

Misi tersebut menghadapi kendala tambahan. Awalnya, Culberson dan Kongres mengizinkan pesawat tersebut terbang dengan Space Launch System, sebuah roket besar yang dikembangkan oleh NASA yang menelan biaya sekitar $4 miliar per peluncuran.

Kongres mengalah pada kondisi ini, dan pada tahun 2021 NASA memberikan SpaceX kontrak peluncuran Falcon Heavy hanya dengan $178 juta.

Tahun ini, Europa Clipper kembali berada dalam bahaya ketika diketahui bahwa transistor pada pesawat ruang angkasa mungkin rusak sehingga tidak mampu bertahan dari radiasi keras di sekitar Jupiter. Namun para insinyur menemukan bahwa saat pesawat ruang angkasa itu berayun lebih jauh, transistornya pulih, dan NASA melanjutkan peluncurannya.

Badai Milton menyebabkan penundaan singkat lainnya ketika melewati Kennedy Space Center pada hari Kamis, tanggal peluncuran aslinya.

Pada hari Senin, Culberson menyaksikan dari balkon di lokasi peluncuran saat roket yang membawa Europa Clipper melonjak ke atas melintasi langit biru cerah Florida.

“Aku masih berjalan di atas awan sembilan,” ucapnya kemudian. “Awal yang sempurna untuk misi yang berpotensi mengubah peradaban.”

Beberapa penelitian terbaru meragukan harapan adanya kehidupan di Europa.

Dua penelitian yang dipresentasikan pada Konferensi Sains Bulan dan Planet tahun ini menunjukkan bahwa mungkin tidak ada aktivitas gunung berapi di dasar laut Europa. Selain itu, batuan di sana mungkin tidak mudah terurai sehingga mengurangi reaksi kimia antara air laut dan batuan yang dapat memberikan energi bagi organisme hidup.

Meskipun mungkin ada batuan cair jauh di dalam Europa, “tampaknya sangat sulit bagi magma untuk naik ke dekat dasar laut,” kata Paul Byrne, ilmuwan planet di Universitas Washington di St. Louis yang merupakan penulis makalah tersebut. kertas. Kedua makalah tersebut.

Dr. Byrne mengatakan bahwa meskipun kehidupan telah muncul di sekitar Europa sejak lama, “tampaknya sulit untuk mempertahankan kehidupan seperti itu saat ini.” “Menurut saya, itulah yang mulai ditunjukkan oleh penelitian ini kepada kita.”

Ini tidak berarti bahwa Dr. Byrne menganggap Europa Clipper adalah limbah senilai $5 miliar.

“Clipper adalah misi yang kita perlukan untuk mulai secara bertahap membangun pemahaman kita tentang kelayakhunian,” katanya, seraya menambahkan bahwa ia berharap ini akan menjadi yang pertama dari “serangkaian misi, tidak hanya ke Eropa, tetapi ke lebih banyak lagi. ” Yang disebut dunia samudera.”

Sudah lama menunggu. McCord, ilmuwan yang mulai mengerjakan rencana untuk Eropa sekitar tahun 1995, kini berusia 85 tahun.

“Saya akan berusia 91 tahun atau lebih” ketika Europa Clipper mencapai tujuannya, katanya. “Ini adalah upaya yang melampaui kehidupan masyarakat.”