Tartu observatooriumis valmivad seadmed siirduvad Veenusele elu otsima
(12)
USA Massachusettsi Tehnoloogiainstituut (MIT) juhitava eraprojekti raames asub plaanide kohaselt 2026. aastal asub Veenuse poole teele sond, mis avab Veenuse atmosfääris õhupalli ning teeb selle külge kinnitatud instrumentidega rohkelt keerukaid mõõtmisi. Just selle sondi osaks on ka Tartu observatooriumis valminud seadmed.
Observatooriumi kosmosetehnoloogia osakonna juhataja Mihkel Pajusalu selgitas Fortele, et missiooni üldine eesmärk on hinnata, millised tegelikud tingimused Veenuse atmosfääris ja selle põhjal hinnata, milline eluga seotud biokeemiliste reaktsioonide komplekt seal hakkama saaks.
Veenuse atmosfääri uuriti põhjalikumalt sondidega viimati ligi 40 aastat tagasi ja selle aja jooksul on kosmoseteadus ja koos sellega inimkonna teadmised hindamaks planeetidel toimuvat teinud tohutu arengu.
„Varasemad mõõtmised ja uued mudelid ei sobi kokku ja üks selgitus sellele on, et tegelikult on Veenuse atmosfäär elu vaatepunktist oluliselt sõbralikum kui arvatud," rääkis Pajusalu.
Näiteks on küsimus pilvede happelisuses. Varem arvati, et seal on väga kontsentreeritud väävelhape ja vähe vett, kuid MITi sel nädalal avaldatud mahukas uuringus on välja toodud uuemad modelleerimise ja varasemate mõõtmiste analüüsimise andmed, mille järgi see ei pruugi nii olla.
Aastakümnete tagused andmed räägivad sellest, et Veenuse pilvemassiivid võivad endast kujutada enam kui 70% kontsentratsiooniga väävelhapet, mis tapab kõik elava. Tänased bioloogilised teadmised räägivad aga sellest, et kui see number on võrdne või väiksem kui 70, siis sellistes tingimustes suudaksid osad atsidofiilsed bakterid elada.
Alust sellises arvamiseks aga on - nimelt on täheldatud Veenuse atmosfääris anomaaliaid, millele siiani vastuseid pole. Raadioastranoomia abil on näiteks pilvemassiivis tuvastatud fosfaani, mis viitab juba väga otseselt elusroganismide tegevusele. Lisaks puudub siiani selgitus sellele, miks on atmosfääril märgtavalt suurem UV-kiirguse neeldumise võime, kui seda võiks eeldada väävelhappelt. Lõpuks on varasemates mõõtmistes tuvastatud ka väga imelikke hapniku jälgi ja paistab, et mingi seni tundmatu protsess toodab seda ka Veenusel.
„Paljusid anomaaliaid saaks elusorganismide tegevusega selgitada, kuid me ei taha ennatlikult järeldusteni jõuda," märkis Pajusalu.
Tartu observatooriumi peamiseks ülesandeks eelseisval missioonil on sondi tarvis välja arendada happelisuse tuvastamise sensor, mis Veenuse pilvemassiivis väävelhappe kontsentratsiooni tuvastama asuks.
Mihkel Pajusalu sõnul on eesmärgiks mõõta üksikute pilvetilkade happelisuse jaotus, et saada aru, kui happelised nad tegelikult on. Sensor peaks hästi eristama, kas tegu on kontsentreeritud väävelhappega või siis happega, mille pH jääb vahemikku 0-1ga.
„On võimalik, et pilvetilkade happelisus varieerub, seepärast on just oluline mõõta suur hulk tilku," ütles teadlane.
Sellise anduri väljatöötamine on aga korralik väljakutse.
„Eks keerukaid aspekte on mitu, kuid põhiline on optimaalse koostisega sensorplaadi tootmine ja karakteriseerimine. Karakteriseerimine on keeruline selle pärast, et me peame reaalselt looma erineva kontsentratsiooniga väävelhappe pilvi laboris ja see on väga ohtlik protsess. Ning ka materjalid ja seadmed, millega tavaliselt selliseid asju tehakse, ei pea kontsentreeritud väävelhappele vastu," selgitas Ojasalu. „Kui me suudame need tilgad ära tekitada, siis saab plaate täpsemalt karakteriseerima hakata."
Teine teema on, et sensorplaadid peavad kosmoses vastu pidama ja observatooriumi teadlased peavad olema kindlad, et nad käituvad Veenusel sama moodi kui Maal. See tähendab ka suuremahulist radiatsiooniga, temperatuuriga ning rõhuga katsetamist. Igasugused orgaanilised läbipaistvad materjalid kipuvad aga olema eriti tundlikud radiatsiooni suhtes.
Mida Eesti teadlaste arendatav sensor endast täpsemalt kujutab?
Mihkel Ojasalu sõnul on selle tööelemendiks sensorkile, esimeses lahenduses polüvinüülalkoholist (PVA) kile, milles on fluorestseeruvat pigmenti fluorestseiini. Kui kilet tabavad erineva happelisusega tilgad, siis tilgaga kokku puutunud koht hakkab ergastava valguse all erinevalt helendama. Mõõdetakse kile ergastusspektrit ja selle ruumilist ja ajalist varieeruvust kaamera ja valgusdioodidega.
Kui tilk puutub kilega kokku, siis tõenäoliselt kokkupuutest mõjutatud alal järgnevaid tilku mõõta ei saa, sest kontsentreeritud väävelhape mõjutab kilet pöördumatult. Mõõdetavate tilkade arv on seetõttu ilmselt suurusjärgus tuhat ja eeldatavasti muutub sensor selle tõttu töökõlbmatuks paari minutiga. Lisaks on seadmes kaamera, mis jälgib sensorplaadi ergastuse tugevus.
„Katse praktiliseks läbiviimiseks peame me andmed sondi pardal ära töötlema ja tagasi saatma üksikute tilkade statistikat. Selleks tõenäoliselt arendame FPGA põhise süsteemi, mis reaalajas piltidel toimuvaid muutuseid karakteriseerib," märkis Ojasalu.
Praguseks on selge, et sensor suudaks lisaks happelisusele ka tilkade suurust mõõta. Õigemini suurus ja happelisuse signaal saavad olema omavahel paratamatult seotud.
Sellele sensorile püütaksegi Veenuse atmosfääris leida koht, kus on vähemalt mõned atmosfääri tilgad, mille pH on 0 ja 1 vahel. See näitaks, et vastavad tilgad on olemas ja tõenäoliselt oleks ka kohti, kus nende suhtarv on suurem.
Tartu observatooriumi ning teiste teadusasutuste ja -ettevõtete koostöös valmistatakse tegelikult ette kokku kolme kosmosemissiooni Veenusele. Esimesena, aastal 2023, lendab Veenusele firma Rocket Lab juhitud missioon, mis lendab ühe korra läbi Veenuse atmosfääri ning teeb esimesi mõõtmisi selles olevate tilkade kuju ja koostise kohta. Eeldatavalt 2026. aastal asub Veenuse poole teele järgmine sond, mis avab Veenuse atmosfääris õhupalli ning teeb selle külge kinnitatud instrumentidega täpsemaid ja keerukamaid mõõtmisi. Selle sondi peale on planeeritud ka Eestis arendatav instrument. Kolmas missioon viiakse eeldatavasti ellu 2030ndate alguses ja see tooks Veenuse atmosfäärist proove, mida Maal uurida.
Lisaks plaanivad nii NASA kui ka ESA uusi missioone Veenusele, kuid ükski neist ei otsi otseselt Veenuse pilvedest elu märke ega uuri nende sobivust eluks.
„Meie missioonide eripära on ka see, et neid finantseerivad põhiliselt erafirmad ja missioon töötatakse välja väljaspool kosmoseagentuure, et see kiiremini ja odavamalt ära teha," selgitas Pajusalu.
Eeluuringut finantseeris suurel määral Breakthrough Foundation USAst ja järgnevate missioonidega on seotud mitmed erafirmad ja -fondid. "Sarnaste missioonide väljatöötamine kosmoseagentuurides võtab aastakümneid, kuid meie plaanime natuke rohkem kui kümne aastaga välja saata kolm kosmosesondi väiksema hulga raha ja innovatiivsemate instrumentidega, kui kosmoseagentuurid võimaldaksid," selgitas Pajusalu.
Veenus on tõenäoliselt algselt olnud Maaga sarnane planeet, kuid väga tugev kasvuhooneefekt tõstis selle temperatuuri ülikõrgeks, mistõttu on planeedi pind teadaolevaks eluks kõlbmatu. Samas aga on Veenuse pilvedes temperatuur ja rõhk Maaga võrreldavad. Eelmisel aastal leiti Veenuse atmosfäärist ka fosfaani jälgi ja seda gaasi sellises koguses elu mitte sisaldavad protsessid teadaolevalt Veenuse tingimustes toota ei suuda. Lisaks leiti selles eeluuringus mitmesuguseid muid veidraid andmeid varasematest Veenuse atmosfääri uuringutest.
Värskelt avaldatud missiooni eeluuringus osales üle 50 teadlase ja inseneri USAst, Ühendkuningriigist, Hispaaniast, Poolast, Jaapanist, Šveitsist ja Eestist.
