ESA Science & Technology - Winners Slovakia

10-12 years old: Ice plumes at the south pole of Enceladus

Enceladus je mesiac patriaci planéte Saturn, o veľkosti porovnateľnej s Veľkou Britániou. Bol objavený v roku 1789 britským astronómom Williamom Hershelom. Sonda Cassini uskutočnila celkovo 22 preletov ponad Enceladus, no až v roku 2008 sa jej podarilo preletieť priamo cez gejzír. Zistilo sa, že na Enceladuse sú medzivrstvové oceány a ľadové výtrysky. Oceány tvoria veľmi slané tekutiny pod kôrou mesiaca a dosahujú až 90°C. Výtrysky dokážu vystreliť material do vzduchu rýchlosťou až 400 m/s.

Otázkou zostáva, ako by mala sonda hľadať a ako hlboko? Skúmal som teda, ako by sa na planéte s takou nízkou gravitáciou a samozrejme nízkym tlakom vzduchu pri prípadnej atmosfére vysporiadali rastliny a živočíchy Zeme. Na planéte s nižším gravitačným poľom v porovnaní so Zemským by napríklad stromy mohli rásť vyššie, keďže súčasné obmedzenia vo výške záležia od toho, ako ďaleko sa dokáže voda dostať do horných častí stromov a vyživovať listy. Takisto je zaujímavé, že najväčšie zvieratá na Zemi sú tie, ktoré žijú v oceánoch. V prípade, že je gravitačné pole mesiaca menšie, alebo slabšie ako na Zemi, je nepravdepodobné, že by dokázal udržať mnohobunkové formy života. Ďalej som sa zameral, na organizmy schopné prežiť v extrémne nízkom tlaku. Čierny fajčiar (black smoker) je podmorský objekt v podobe hydrotermálneho prieduchu, ktorý sa nachádza na morskom dne. Ide o kruhové komíny tvorené minerálnymi zložkami. Veľké prekvapenie vo vedeckom svete spôsobilo zistenie, že v okolí čiernych fajčiarov žijú rozvinuté spoločenstvá s uzavretým ekosystémom úplne závislým od síry. Nikto nepredpokladal, že sa život na vyššej úrovni môže objaviť v nepriaznivých podmienkach, kde panuje obrovský tlak, kam nedosahuje slnečné svetlo a kde je unikajúca voda obohatená sírovodíkom. Zistilo sa, že tu existuje potravinový reťazec, na ktorého začiatku sú baktérie a podľa posledných záznamov – na konci sú červy a lastúrniky. Môžeme teda predpokladať, že podobní fajčiari sa budú nachádzať v okolí tektonických zlomov na Enceladuse. Bolo by to ideálne miesto, kde by sa mohli vytvoriť primitívne zárodky mimozemského života. Objavenie čiernych fajčiarov a rozvinutého života v ich okolí ukazuje odolnosť života a jeho schopnosť adaptovať sa na nehostinné podmienky, čo by mali vedci preskúmať vyslaním špeciálnej vesmírnej podmorskej sondy do oceánov na Enceladus. Aby sa tam dostali, je potrebné vyslať sondu schopnú pristáť na Enceladuse a zistiť pôvod kôry.

13-15 years old: The hexagon at Saturn's north pole

Saturn is the sixth planet from the Sun and second largest planet in the solar system. It is a gas giant with a radius about nine times as large as Earth’s. Studying Saturn’s unique features, processes and phenomena may help us to better comprehend the evolution of the solar system.

One can see a large hurricane directly in the centre of the hexagon, Saturn’s magnetic north pole. This hurricane eye is gigantic, up to 50 times larger than the average hurricane on Earth. I suggest sending a probe into the eye of the hurricane; like the ‘hurricane hunters’ here on Earth, as we would be able to find out perhaps how long this hurricane had been going on for and why it started in the first place. For instance, sending a probe into the eye of the hurricane could reveal, quite literally, a ‘whole new world’ of science. In addition, the eye of the hurricane is said to be the calmest part of it. Thus, it can be the safest place to send in a probe, conceivably only as small as a CubeSat. This could reveal the constituents of the planet’s north pole and what we know from other planets, the north pole is usually a frozen gas (nitrogen) or perhaps even remnants of water and other biological materials.

Furthermore, a probe could also be sent into the north pole’s upper atmosphere, gradually falling towards the surface, taking measurements as it plummets down into its atmosphere. Knowing that the hexagon is similarly constructed to the ozone hole on Earth, we may be able to understand it in greater detail. The ozone hole on Earth is a region enclosed by a jet stream, just like Saturn’s hexagon. Therefore, we may be able to gain another perspective or a greater understanding of this phenomenon on our own planet.

I decided to focus on Saturn’s north pole as it is by far the most scientifically viable choice. Considering videos and stills of the hexagon in motion outlines that there is an equilibrium of forces on the edges of the hexagon, with chaos consuming everything from the edge to the hurricane’s rain bands.

16-18 years old: Ice plumes at the south pole of Enceladus

Z posledných poznatkov našej slnečnej sústavy sme sa dostali k znalostiam, ktoré boli pre nás v minulosti záhadou. K týmto poznatkom prispela taktiež kozmická sonda Cassini, ktorá obieha orbit Saturnu a nepretržite nám posiela nové informácie a skvostné fotografie, z ktorých môžeme ďalej čerpať pri našom bádaní. Jednou z nich je snímka mesiaca Enceladus o ktorom sme donedávna vedeli tak málo. Enceladus objavil v roku 1789 William Herchel, slávny astronóm a skvelý hudobný skladateľ. Ale až v 21. storočí sme si mohli vypočuť symfóniu, ktorú nám pán Herchel pripravil.

Je rok 1997 a sonda Cassini začína svoju púť naprieč slnečnou sústavou. Ku svojmu cieľu dorazí až začiatkom roku 2004. Sonda Cassini má vykonať celkom 12 misií. Jednou z nich je oblet vôkol nepatrného mesiaca Enceladus, ktorý obieha okolo Saturnu po pomerne veľkej excentrickej dráhe. Síce tento mesiac nepatrí medzi rozmerovo najväčšie, môže sa chváliť najväčším albedom v celej našej sústave, totiž odráža takmer 100% slnečného žiarenia, ktoré naň dopadne. Pre túto schopnosť sa vedci domnievali, že jeho povrch sa skladá z jemných kryštálikov čistého ľadu. Zdá sa, že tieto kryštáliky sú zdrojom materiálu, z ktorého sa skladá aj Saturnov E-prstenec.

Svoje najväčšie prekvapenie nám Cassini odkryla začiatkom roku 2005. Dňa 17. februára nám fotoaparát na palube sondy zaslal nevídané snímky. Keď sonda preletela ponad južný pól mesiaca, objavila obrovské výtrysky ľadu. Gejzíry z povrchu chrlia mikroskopické zrnká do výšky až 300km. Za tento neuveriteľný prírodný úkaz môže rovnaký dej, ktorý môže aj za príliv a odliv u nás na Zemi. Slapové trenie Saturnu pôsobí na tektonické platne mesiaca Enceladus  a produkuje geotermálnu energiu. Odkiaľ však zrniečka ľadu pochádzajú? Pod zamrznutou škrupinou mesiaca sa nachádza globálny oceán, ktorý je jeho príčinou. Keď 9. marca oblietala Cassini ponad mesiac len 500km od jeho povrchu, dokázala „ochutnať“ zloženie zrniečok.  Skladali sa z čpavku a vody. Keďže tento globálny oceán ukrýva aj organické zlúčeniny, stáva sa veľkou otázkou pre NASA, pri hľadaní života v našej slnečnej sústave. Mnohí astrobiológovia si kladú otázky, či oceán pod povrchom Encelada nemôže ukrývať množstvo mikroorganizmov, ktoré pravdepodobne prežívajú v tajuplnom podmorskom svete bez akéhokoľvek závanu slnečného svetla, kvôli dokonale zrkadlovom povrchu.

Najhorlivejším miestom chrliacich gejzírov je južná pologuľa mesiaca. Cassini zachytila na snímkach dokonale zmapovaný terén, skladajúci sa z dlhých krýh, tiež zvaných „tigrie pruhy“, ktoré získali mená Alexandria, Baghdad, Damašek a Cairo a ťahajú sa 80km naprieč mesiacom. Tieto pruhy sa periodicky otvárajú pri priblížení sa k svojej obežnej planéte Saturn. Procesy, ktoré dávajú do pohybu celý Enceladus, uvoľňujú toľko energie, ako 20 veľkých elektrární na uhlie. Či už objavíme v oceáne tohto mesiaca život, alebo nie, otvoril nám brány k ďalšiemu  poznávaniu vesmíru a odhalil, že procesy plynúce u nás na Zemi nemusia byť vo vesmíre zriedkavé, ale celkom prirodzené. Za to všetko môžeme vďačiť programu Cassini, ktorý nám stále ďalej posiela informácie o tomto pútavom menuete Saturna a mesiaca Enceladus, ktorý nám pán William Herchel zložil.

16-18 years old: The lakes of Titan

Skúmanie nových a exotických  svetov, akým je nepochybne i Titán, odnepamäti dráždilo ľudskú predstavivosť i povzbudzovalo hĺbavejších k vytrvalej a plodnej výskumnej činnosti. O Titáne možno povedať že je rekordmanom v mnohých oblastiach, je najľahšie pozorovateľným mesiacom Saturna na nočnej oblohe, obsahuje množstvo organických zlúčenín, na jeho povrchu sa nachádzajú jazerá plné metánu a etánu a jeho meno je synonymom pre mocnú entitu. Ja si však myslím, že Titán to najúžasnejšie stále skrýva, pretože život, taký aký ho poznáme na Zemi, vyšiel z mora.

Áno, tento zamrznutý svet je absolútne iným obrazom jazier a riečnych útvarov  aké sú na Zemi. I dážď je taký odlišný ! A preto sa treba pri zohľadňovaní podmienok pre vznik života pozerať cez  iné okuliare. Zastávam názor, že ak je život možný v extrémnych podmienkach na Zemi (napr. prostredie bez kyslíka, vysoký tlak), ktoré sú pre väčšinu známych pozemských druhov neznesiteľné a rovnako sú prirodzenými pre isté špecifické formy života (napr. anaeróbne baktérie, baktérie schopné prežiť v horúcich sírnych prameňoch vulkánov, morské živočích žijúce vo veľkej hĺbke) tak i vznik a udržanie minimálne primitívneho života na Titáne je viac než možný. Uvedomujem si aké zložité  je skúmanie v danej oblasti jazier ale šance na odhalenie tajomstva Titánu sú teraz oproti minulosti nesmierne.

Výskum nemusí prebiehať priamo, na konkrétnej, relatívne malej  ploche jazera ponorením sa a  hľadaním  exempláru, ako hmotného dôkazu mimozemského života, omnoho dôležitejšia je komplexnosť použiteľnej metódy. Navrhujem skenovanie oblasti jazier za účelom odhalenia anomálií v chemickom zložení, ktoré by mohli poukazovať na procesy prebiehajúce v živých organizmoch a zmeny v prostredí nimi spôsobené. Očakávam, že k podobným fotografickým materiálom sa možno dopracovať použitím sondy Cassini a tak dokázať vyššie uvedené výskumné zámery.

Dôkaz, že život sa prebojuje aj cez tie najťažšie podmienky je nesporný a nevyvrátiteľné nielen pre skutočnosti uvedené vyššie, ale aj preto, že tieto fakty boli mnohokrát empiricky dokázané.