«ΤΙΤΑΝΟΜΑΧΙΑ» για τη ζωή

Ενας Τιτάνας – ο Προμηθέας – έδωσε τη φωτιά στους ανθρώπους. Ενας άλλος – το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου – υπόσχεται τώρα να τους δώσει καταφύγιο, άμποτε η Γη τούς «διώξει». Ποιος τού «απέσπασε την υπόσχεση»; Ενας Ελληνας από το Βροντάδο της Χίου, ο ο οποίος σχεδίασε τη συσκευή φωτογράφισης των μαγνητοσφαιρών, που έστειλε συσκευές ανίχνευσης σε πάνω από 60 πλανήτες και δορυφόρους, απέκτησε αστεροειδή με το όνομά του (8323 Krimigis) και σκοπεύει να στείλει διαστημόπλοιο στον Ηλιο!

Κάποτε, οι Τιτάνες πάλεψαν με τους Ολύμπιους για την κυριαρχία στη Γη. Εχασαν τη μάχη και ο τελευταίος από αυτούς ο Εγκέλαδος φυλακίστηκε αιώνια κάτω από την Αίτνα. Αυτό τουλάχιστον διηγήθηκαν οι Ελληνες και το απαθανάτισαν στις περισσότερες ζωφόρους των ναών τους, ως «Τιτανομαχία». Οι Τιτάνες δεν ξανακούστηκαν, ως τον 17ο μ.Χ. αιώνα, οπότε ανακαλύφθηκαν οι «δακτύλιοι» του πλανήτη Κρόνου και το κρυμμένο πίσω από αυτούς φεγγάρι του, ο Τιτάνας. Τα μυστικά αυτά της γειτονιάς τού Κρόνου, του ουράνιου «άρχοντα των δαχτυλιδιών», ανακάλυψε το 1644 ο ολλανδός αστρονόμος Κριστιάν Χόιγκενς (Christiaan Huygens). Λίγα χρόνια αργότερα ο γαλλοϊταλός Ζαν Κασινί (Jean-Dominique Cassini) ανακάλυψε τέσσερις ακόμη δορυφόρους του Κρόνου – Ιαπετό, Ρέα, Τηθυΐδα και Διόνη – καθώς και το ότι τα δαχτυλίδια του Κρόνου χωρίζονται σε δύο υποσύνολα.

Από τότε ως σήμερα πολλά έχουν συμβεί… Η επιστήμη μάς αποκάλυψε μύρια μυστικά τού πλανήτη μας, του ηλιακού μας συστήματος, του γαλαξία μας, του Σύμπαντος ολόκληρου. Μάθαμε ότι η Γη μας έχει ημερομηνία λήξης, ότι μπορεί και να υποστεί «εγκεφαλικά» από συγκρούσεις με αστεροειδείς, ή «εμφράγματα» από ραγδαίες αλλαγές τού κλίματος. Αρχίσαμε να αναζητούμε «ρεζέρβα», έναν ή περισσότερους πλανήτες όπου θα μπορούσαμε να καταφύγουμε, αν όλα εδώ τελείωναν. Οι επανδρωμένες διαστημικές αποστολές στη Σελήνη αυτό είχαν ως μακρινό όνειρο. Οι ρομποτικές αποστολές στον Αρη, επίσης. Αλλά και σε όλα σχεδόν τα μεγάλα ουράνια σώματα του ηλιακού μας συστήματος έχουμε στείλει συσκευές καταγραφής και μέτρησης που αναζητούν ακριβώς αυτό: έναν πλανήτη όπου μπορεί να φιλοξενηθεί η ζωή.

Ενόσω οι αποκαλύψεις για την προϊούσα κλιματική αλλαγή πύκνωναν – τα τελευταία πέντε κυρίως χρόνια -, πύκνωναν και οι αποκαλύψεις για όσα απίστευτα συμβαίνουν στον Κρόνο και στους δορυφόρους του. Ιδιαίτερα αφότου ένα διαστημικό όχημα έρευνας, βαφτισμένο εύστοχα Cassini, έφτασε στα δαχτυλίδια του Κρόνου και προσεδάφισε στον Τιτάνα έναν ανιχνευτή, τον επίσης δίκαια «βαφτισμένο» Huygens. Ποσοτικά, το κέρδος που εύκολα μπορούμε να καταγράψουμε είναι ότι τώρα γνωρίζουμε ήδη 56(!) δορυφόρους του Κρόνου, με κάποιους ακόμη υπό εξέταση. Ποιοτικά, όμως, το κέρδος γνώσης μας είναι πολύ πιο απροσμέτρητο, καθώς – ίσως – φθάσαμε σε αυτό που ονειρευόμασταν: το επόμενο καταφύγιο της ζωής!

Από τη Δευτέρα, 4 Ιουνίου 2007, δύο ομάδες επιστημόνων που αξιολογούν τα ευρήματα της αποστολής Cassini – Huygens και σχεδιάζουν την επόμενη φάση της συσκέπτονται στην Αθήνα. Είναι η μεγαλύτερη μάζωξη «διαστημικών εγκεφάλων» που έχει γνωρίσει η χώρα μας και, επίσης πρώτη φορά, συμμετέχει επίσημα η ίδια σε μια τέτοια. Μια πρόγευση τού τι απασχολεί όλους αυτούς τούς εκλεκτούς ερευνητές πήραμε στο Ιδρυμα Ευγενίδου και σας τη μεταφέρουμε.

Μια Γη εν τη γενέσει της

Τρεις αιώνες μετά την ανακάλυψη του Τιτάνα, τη δεκαετία του ’40, η εξέλιξη των τηλεσκοπίων επέτρεψε στους αστρονόμους να δουν τη χρυσαφιά αιθαλομίχλη που τυλίγει τον δορυφόρο αυτό. Συγκεκριμένα ο ολλανδός αστρονόμος Γκέραρντ Κάουπερ ανακάλυψε το 1944 ότι, σε αντίθεση με οποιονδήποτε άλλο δορυφόρο του ηλιακού μας συστήματος, ο Τιτάνας διέθετε πυκνή κιτρινωπή ατμόσφαιρα από μεθάνιο. Φθάσαμε στη δεκαετία του ’80, με τα διαστημικά σκάφη Pioneer 11 το 1979, Voyager 1 το 1980 και Voyager 2 το 1981, για να πλησιάσουμε τους δακτυλίους του Κρόνου και να τραβήξουμε «φωτογραφίες» των δορυφόρων του. Βασικό εργαλείο των δύο Voyager ήταν η συσκευή ανίχνευσης σωματιδίων φορτισμένων με χαμηλή ενέργεια LECP (Low Energy Charged Particle) που είχε σχεδιάσει το 1971 ο νεότερος Κύριος Ερευνητής (Principal Investigator) που είχε εκλέξει ποτέ η NASA, o Ελληνας του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής τού Πανεπιστημίου Jhons Hopkins Σταμάτης Κριμιζής. Οσα μάς έστειλε η συσκευή του αύξησαν τις ελπίδες μας αλλά απείχαν ακόμη πολύ από το να μας δείξουν την ακριβή σύσταση του Τιτάνα. Η ομίχλη του αινιγματικού δορυφόρου ήταν κυριολεκτικά αδιαπέραστη και… δεν ήταν όλη από μεθάνιο. Αντίθετα με ό,τι πιστεύαμε, κυριαρχεί το άζωτο, όπως και στη Γη!

Αλλά και οι ανακαλύψεις για την όλη περιοχή μάς γέμισαν απορίες: εκτός από τους δύο γνωστούς δακτυλίους του Κρόνου, υπήρχε και ένας τρίτος. Ο ίδιος ο Κρόνος διέθετε ένα πανίσχυρο μαγνητικό πεδίο, πολύ πιο ισχυρό από της Γης. Αρα… μάλλον έχει έναν πυρήνα από υγρό υδρογόνο και ήλιο, συμπιεσμένα σε τέτοιο βαθμό ώστε να σχηματίζουν μεταλλική μορφή. Επιπλέον ο άξονας αυτού του μαγνητικού πεδίου συνέπιπτε σχεδόν με τον άξονα περιστροφής τού Κρόνου – κάτι μοναδικό στο ηλιακό μας σύστημα. Ακόμη, ο Κρόνος εξέπεμπε πολύ περισσότερη θερμότητα από όση ελάμβανε από τον Ηλιο. Αυτό οφείλεται σε συρρίκνωσή του όπως συμβαίνει στον Δία; Οχι, αποφάνθηκαν τα στοιχεία του Voyager 2: ο Κρόνος έπαψε να συμπιέζεται πριν από 2.000 εκατομμύρια χρόνια! Επομένως μια εσωτερική πηγή ενέργειας υπάρχει στον Κρόνο – τι να είναι; Και οι δορυφόροι του; Γιατί ο Εγκέλαδος είναι το πιο ανακλαστικό ουράνιο σώμα του ηλιακού μας συστήματος; Γιατί ο Ιαπετός είναι άσπρος από τη μία πλευρά και μαύρος από την άλλη; Πώς αναπληρώνεται το μεθάνιο της ατμόσφαιρας του Τιτάνα – όταν σύμφωνα με τις γνώσεις μας αυτό θα έπρεπε να είχε εξαντληθεί;

Σίγουρα χρειαζόταν νέα εξερεύνηση, με νέα όργανα, που θα μας έδιναν απαντήσεις σε όλα αυτά τα μυστήρια. Με βάση τις πρωτότυπες παρατηρήσεις πάνω στις πληροφορίες που έστειλαν τα Voyager ο δρ Κριμιζής και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν μια νέα τεχνολογία για τη φωτογράφιση των μαγνητοσφαιρικών πλασμάτων. Πάνω σε αυτή τη φωτογραφική συσκευή βασίστηκε στη συνέχεια η κατασκευή ενός νέου οργάνου για τη φωτογράφιση των μαγνητοσφαιρών (Magnetosphere Imaging Instrument – ΜΙΜΙ), το οποίο έμελλε να εξοπλίσει τη νέα αποστολή προς τον Κρόνο και τους δορυφόρους του, το διαστημόπλοιο Cassini και τον ανιχνευτή Huygens. Ακόμη 11 συσκευές εξειδικευμένων μετρήσεων ετοιμάστηκαν, άλλες για τον Κρόνο και τους δακτυλίους του και άλλες για τον Τιτάνα.

Το ταξίδι του Cassini

Ηταν 15 Οκτωβρίου του 1997 όταν ένας πύραυλος εκτοξεύθηκε από το ακρωτήριο Κανάβεραλ της Φλόριδας, μεταφέροντας το διαστημικό σκάφος Cassini (κατασκευασμένο από τη NASA) και την προσαρτημένη σε αυτό κάψουλα-ανιχνευτή Huygens (κατασκευασμένη από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος ESA). Καρπός κοινοπραξίας της NASA, της ESA και της ιταλικής αντίστοιχης ASI η αποστολή αυτή αποτελούσε κυρίως ένα στοίχημα τιμής για την ευρωπαϊκή αστροφυσική κοινότητα. Θα διαρκούσε έντεκα χρόνια, με τέσσερα χρόνια μετρήσεις και την πρώτη προσπάθεια των ανθρώπων να προσεδαφίσουν συσκευή σε δορυφόρο του Κρόνου.

Επειτα από ένα ταξίδι 3,5 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων, τον Ιούνιο του 2005, το Cassini βρέθηκε στους δακτυλίους του Κρόνου και άρχισε να μας στέλνει απαντήσεις: ανακάλυψε νέους δορυφόρους και βρήκε ότι η Φοίβη είναι πιθανότατα ένα σώμα εξωγενές τού ηλιακού μας συστήματος, ξεστρατισμένο από τη ζώνη αστεροειδών γνωστή ως «ζώνη Kuiper». Οσο για τον «διπρόσωπο» Ιαπετό μάς έδειξε ότι αποτελείται από καθαρό πάγο, αλλά στο ένα ημισφαίριό του αυτός καλύπτεται από πετρώματα και οργανική ύλη. Προέκυψε όμως νέο και ανεξήγητο μυστήριο: στον ισημερινό τού μικρού δορυφόρου, τη σκοτεινή πλευρά του διατρέχει μια οροσειρά με ύψος διπλάσιο των Ιμαλαΐων! Το άλλο εντυπωσιακό – και κυρίως ελπιδοφόρο – είναι αυτό που το Cassini εντόπισε στον Νότιο Πόλο του Εγκέλαδου: πίδακες, από όπου έβγαιναν υδρατμοί και πάγος!

Στη συνέχεια, το Cassini στράφηκε στον στόχο του Huygens. Επειτα από έξι μήνες ταξίδι ανήμερα τα Χριστούγεννα του 2004 εκτόξευσε τον ανιχνευτή. Είχαν προηγηθεί δραματικοί μήνες για τους επιστήμονες, καθώς ανέκυψε πρόβλημα επικοινωνίας που απειλούσε να σβήσει όλα τα στοιχεία που θα έστελναν τα όργανα του ανιχνευτή. Τελικά, η λύση βρέθηκε με ανασχεδιασμό τής τροχιάς και ο Huygens κατέβηκε με ταχύτητα 6 χλμ. /ώρα και «κάθησε» πάνω στην επιφάνεια του Τιτάνα. Οι επιστήμονες, συναθροισμένοι στο Κέντρο Διαστημικών Επιχειρήσεων της ESA, στο Ντάρμσταντ της Γερμανίας, «έτρωγαν» τα νύχια τους από αγωνία ενόσω οι υπολογιστές μετέτρεπαν τα σήματα του Huygens σε εικόνες. Οι μισές δεν θα έφταναν ποτέ αλλά οι υπόλοιπες γέμισαν ξαφνικά τις οθόνες. Μια κιτρινωπή πεδιάδα γεμάτη κροκάλες και κάποιοι χαμηλοί λόφοι στο βάθος… Θρίαμβος! Η λειτουργία τού Huygens διήρκεσε μόλις 90 λεπτά, αλλά γέμισε τους υπολογιστές με στοιχεία που ακόμη αποκρυπτογραφούνται.

Παράδεισος υδρογονανθράκων

Τι έχει συμβεί, λοιπόν, ως σήμερα; Πρόκειται για έναν πλανήτη εξαιρετικά όμοιο με τη Γη. Εχει κοιλάδες, βουνά, πεδιάδες, λίμνες, ποτάμια, ερήμους και αμμόλοφους καθ’ όλα ίδια με του πλανήτη μας και μεγαλύτερα σε μέγεθος… αλλά: είναι όλα παγωμένα, σε θερμοκρασία που αγγίζει τους -180 βαθμούς Κελσίου, και δεν υπάρχει ίχνος νερού ή οξυγόνου. Μα, οι λίμνες, τα ποτάμια; Εμπεριέχουν όλα μεθάνιο σε υγρή ή στερεά μορφή. Ενας παράδεισος υδρογονανθράκων, αλλά μια κόλαση για ανθρώπους. Πιθανότατα ακριβώς όπως ήταν η Γη στα πρώτα της στάδια, προτού αρχίσει το οξυγόνο να της δίνει ζωή.

Ολα, όμως, αυτά είναι μια στατική σχεδόν εικόνα, από μια συσκευή που τα «φωτογράφισε» σε μία κάθοδο, προς ένα και μόνο σημείο, μιας από τις τόσες κοιλάδες του δορυφόρου. «Τι σκοπεύετε για τη συνέχεια;» ρωτήσαμε τους επικεφαλής τής αποστολής Ντένις Μάτσον (Dennis Matson) της NASA, Ζαν-Πιερ Λεμπρετόν (Jean-Pierre Lebreton) της ESA και Σταμάτη Κριμιζή – εκπρόσωπο της Ελλάδας στην ESA. «Τον γύρο του Τιτάνα με ένα αλεξίπτωτο» απάντησαν. «Θα στείλουμε ένα κλειστό αλεξίπτωτο θερμού αέρα – όπως αυτά που στέλνουμε στη γήινη ατμόσφαιρα – για να μελετήσει το κλίμα του δορυφόρου, να εξερευνήσει τις τεράστιες λίμνες του – μεγέθους Κασπίας Θάλασσας – και ενδεχομένως να βρει την πηγή τού μεθανίου». «Πόσος χρόνος χρειάζεται για τον γύρο του Τιτάνα;» ρωτήσαμε. «Περίπου μισό χρόνο, αν εξαιρέσουμε τις καθυστερήσεις από πιθανές καταιγίδες. Αλλά… μη βιάζεστε να φανταστείτε ανθρώπους στον Τιτάνα. Θα χρειαστούν 100-150 χρόνια για να αποκτήσουμε τη δυνατότητα τέτοιων επανδρωμένων αποστολών».

Επόμενος στόχος ο Ηλιος

Ιστορία αντάξια του Ιουλίου Βερν λοιπόν, με τους ήρωες να παίζουν συσκευές όπως αυτές που σχεδιάζει ο δρ Κριμιζής. «Και έπειτα από αυτή την αποστολή;» στραφήκαμε στον πολυβραβευμένο ακαδημαϊκό από το Βροντάδο της Χίου. «Τι είναι αυτό στο οποίο στοχεύετε ως κατακλείδα της καριέρας σας;».

«Μια αποστολή στον Ηλιο» απάντησε ήρεμα, για κάτι το τόσο ασύλληπτο. «Ο Ηλιος είναι το τελευταίο σώμα του συστήματός μας που δεν έχει εξερευνηθεί από κοντά. Αν και υπάρχουν πολλές θεωρίες για το περιβάλλον του δεν έχουν επιβεβαιωθεί με επιτόπου μετρήσεις. Εχω σχεδιάσει ένα σκάφος – τον Ηλιακό Εξερευνητή “Δαίδαλο” – που θα πλησιάσει σε απόσταση 2,1 εκατ. χλμ. από την επιφάνεια του Ηλιου, με ταχύτητα του διαστημοπλοίου στο περιήλιο περίπου 1 εκατ. χλμ την ώρα. Μάλλον θα υλοποιηθεί, αλλά περιμένω να επιβεβαιωθεί η χρηματοδότηση».

«Δαίδαλος», λοιπόν. Αν μη τι άλλο, θα έχει το όνομα κάποιου που επιβίωσε της πτήσης υπό τον Ηλιο. Καλό ταξίδι, Τιτάνα μας.

Μολονότι οι συνθήκες στον Τιτάνα είναι απαγορευτικές για θηλαστικά όπως ο άνθρωπος, υπάρχουν οργανισμοί που θα μπορούσαν να ζήσουν εκεί! Αυτή είναι η άποψη τουλάχιστον του Τζέιμς Φέρι (James G. Ferry) και του Κρίστοφερ Χάους (Christopher House), καθηγητών βιοχημείας – μοριακής βιολογίας και γεωεπιστημών, αντίστοιχα, στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας. Οι δυο τους ανακάλυψαν μια νέα βιοχημική διεργασία που τους οδήγησε, τον Μάιο του 2006, στη διατύπωση νέας θεωρίας για την προέλευση της ζωής στη Γη. Συγκεκριμένα βρήκαν το πώς μια κατηγορία μικροβίων που ζει στις αβύσσους των ωκεανών μεταβολίζει το μονοξείδιο του άνθρακα σε μεθάνιο και ξίδι. Η λεγόμενη «θερμοδυναμική θεωρία της εξέλιξης», που πρότειναν, αφενός εξηγεί τη βιοσύνθεση από μεθάνιο στην αρχέγονη μορφή τού πλανήτη μας ή τον Τιτάνα και αφετέρου παρέχει δρόμο για τη φθηνή μετατροπή τής ανανεώσιμης βιομάζας σε καθαρό καύσιμο!

Υπάρχει, όμως, και το μυστήριο του Εγκέλαδου: Πώς είναι δυνατόν ένα μικρό ουράνιο σώμα να παράγει τόση θερμότητα ώστε να υπάρχουν οι πίδακες που μας έδειξε το Cassini; Σύμφωνα με μοντέλο που ανέπτυξαν επιστήμονες της NASA, η γοργή καύση των πυρηνικών καυσίμων του Εγκέλαδου λίγο μετά τον σχηματισμό του πιθανώς προκάλεσε τη μακροπρόθεσμη θέρμανση του δορυφόρου που παρατηρείται σήμερα. Επιπλέον με το νέο μοντέλο εξηγείται και η παρουσία μιας ακόμη πρόσφατης ανακάλυψης, αυτής των μορίων που σχηματίζονται μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες στους παγωμένους πίδακες του Εγκέλαδου.

«Το μοντέλο μας προβλέπει ότι βαθιά στο εσωτερικό του Εγκέλαδου υπάρχουν οργανικές ενώσεις, πηγή θερμότητας και νερό, όλα βασικά συστατικά για τη δημιουργία ζωής» εξήγησε ο καθηγητής Ντένις Μάτσον, ο οποίος συνόδευε τον Σταμάτη Κριμιζή στην πρόσφατη συνάντηση της Αθήνας. «Δεν ισχυριζόμαστε με κανένα τρόπο ότι έχουμε ανακαλύψει ζωή, πιθανότατα όμως έχουμε στοιχεία που μας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι αυτός ο κόσμος (o Εγκέλαδος) θα μπορούσε να φιλοξενήσει ζωή». Πώς δημιουργήθηκε η πηγή θερμότητας; Ο μόνος τρόπος να αναπτυχθεί τόσο υψηλή θερμοκρασία στον Εγκέλαδο είναι μέσω της πολύ γρήγορης αδρανοποίησης ορισμένων ραδιενεργών ισοτόπων. Αυτή η «γοργή αδρανοποίηση» των ισοτόπων αλουμινίου και σιδήρου στον πυρήνα του Εγκέλαδου υπολογίζεται ότι διήρκεσε 7 εκατομμύρια χρόνια και είχε ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη πολύ μεγάλης θερμοκρασίας. Ετσι, ενώθηκαν μεταξύ τους τα πετρώματα στον πυρήνα του Εγκέλαδου, ο οποίος στη συνέχεια καλύφθηκε από πάγο (εξ ού και η ανακλαστικότητά του). Η συνεχιζόμενη αδρανοποίηση των υπολειπόμενων ραδιενεργών υλικών στον πυρήνα του δορυφόρου, σε συνδυασμό με τη βαρυτική δύναμη του Κρόνου, εξακολουθεί να θερμαίνει ως σήμερα το εσωτερικό τού Εγκέλαδου.

Το τελικό συμπέρασμα είναι ότι εξαιτίας των θερμών συνθηκών που επικρατούν στο εσωτερικό τού δορυφόρου είναι δυνατόν να δημιουργηθούν απλές οργανικές ενώσεις, όπως αυτές που ανακάλυψε το Cassini σε μικρή ποσότητα στους πίδακες του Εγκέλαδου. Σύμφωνα με την υπόθεση, ενδεχομένως να υπάρχει ακόμη και σήμερα ένα πλούσιο σε οργανικές ενώσεις μείγμα στο εσωτερικό τού δορυφόρου. Νέες αναλύσεις των πιδάκων του Εγκέλαδου θα πραγματοποιηθούν στην επόμενη κοντινή διέλευση του Cassini, τον Μάρτιο του 2008.

Στο περιθώριο όλων αυτών παραμένει και ένα ακόμη αίνιγμα – αναπάντητο – που τροφοδοτεί ήδη τη φαντασία όσων αναζητούν UFO: στο πέρασμα των Voyager από τον Κρόνο είχε φωτογραφηθεί ο Βόρειος Πόλος του πλανήτη και είχε φανεί αμυδρά ένα εξάγωνο σχήμα να τον περιβάλλει. Οταν τον φωτογράφισε το Cassini, 25 χρόνια μετά, Νοέμβριο του 2006, το εξάγωνο αυτό σχήμα όχι μόνο παρέμενε στη θέση του αλλά φαίνεται ακόμη πιο έντονα η εξαγωνικότητά του, να αιωρείται πάνω από τον πόλο σε έκταση που χωράει ως και τέσσερις πλανήτες μεγέθους Γης μαζί! Κοιτώντας προσεκτικά την υπεριώδη φασματογραφία του Cassini, βλέπουμε ότι μέσα του εμπεριέχει άλλο ένα παράλληλο εξάγωνο και στο κέντρο – καταμεσής του πόλου – ένα τετράγωνο! Επιστημονική εξήγηση για αυτά τα απίστευτα; Καμία, προς το παρόν.