Σε τροχιά τέθηκε την περασμένη Τετάρτη ο δορυφόρος «EarthCARE» του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), που εκτοξεύτηκε με πύραυλο «Falcon 9» της «SpaceX», από τη στρατιωτική βάση Βάντερμπεργκ στις ΗΠΑ, στοχεύοντας να δώσει απαντήσεις σχετικά με τον τρόπο που τα σύννεφα και τα αεροζόλ στην ατμόσφαιρα επηρεάζουν το κλίμα. Ο Εξερευνητής Νεφών Αεροζόλ και Ακτινοβολίας της Γης, που είναι η πλήρης ονομασία του, αναμένεται να ρίξει νέο φως στις σύνθετες αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα σύννεφα, τα αεροζόλ σταγονιδίων στην ατμόσφαιρα (ανθρωπογενών ή φυσικών όπως τα προερχόμενα από το θαλασσινό νερό) και την ηλιακή ακτινοβολία. Στην αποστολή συμμετέχει και η ιαπωνική διαστημική υπηρεσία JAXA, που παρείχε το ραντάρ καταγραφής του προφίλ της νεφοκάλυψης.

Ο «EarthCARE» αποτελεί την πιο σύνθετη μέχρι τώρα ερευνητική αποστολή του ESA, ανάμεσα στις δέκα αποστολές που έχουν ήδη γίνει ή πρόκειται να πραγματοποιηθούν, για τη μελέτη της Γης και του περιβάλλοντός της. Αν και είναι γνωστό πως τα σύννεφα παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στη θέρμανση ή την ψύξη της ατμόσφαιρας, παραμένουν ένα από τα μεγαλύτερα στοιχεία αβεβαιότητας στην κατανόηση του τρόπου που η ατμόσφαιρα καθορίζει το κλίμα.

Η ευαίσθητη ισορροπία του ισοζυγίου ακτινοβολίας της Γης είναι παράγοντας - κλειδί για τη ρύθμιση του κλίματος. Η Ενέργεια που βρίσκεται παγιδευμένη στην ατμόσφαιρα (με μορφή θερμότητας) είναι αποτέλεσμα του ισοζυγίου προσπίπτουσας ηλιακής ενέργειας, που θερμαίνει τον πλανήτη και εξερχόμενης υπέρυθρης ακτινοβολίας, που ψύχει τη Γη. Τα νέφη και τα αεροζόλ ανακλούν μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας πίσω στο Διάστημα, ενώ ταυτόχρονα παγιδεύουν την εξερχόμενη υπέρυθρη ακτινοβολία, με αποτέλεσμα άλλοτε τη θέρμανση και άλλοτε την ψύξη. Επιπλέον, τα αεροζόλ επηρεάζουν τον κύκλο ζωής των νεφών, αλλά και τη σύνθεσή τους, αυξάνοντας σε περιπλοκότητα το ρόλο των νεφών στο κλίμα.

Ο δορυφόρος «EarthCARE» έχει μάζα 2.200 κιλών, μήκος 17,2 μέτρων με αναπτυγμένα τα φωτοβολταϊκά του πάνελ και θα περιφέρεται γύρω από τη Γη σε ύψος 393 χιλιομέτρων, με την αποστολή να προβλέπεται πως θα έχει διάρκεια τουλάχιστον τριών ετών. Φέρει τέσσερα όργανα παρατήρησης. Το ραντάρ προφίλ της νεφοκάλυψης θα παρέχει κάθετα προφίλ του νερού και του πάγου μέσα στα σύννεφα και θα ανιχνεύει τις κάθετες κινήσεις στο εσωτερικό τους, προσφέροντας λεπτομέρειες για τη δυναμική τους. Το ατμοσφαιρικό λίνταρ θα καταγράφει τα προφίλ των αεροζόλ στην ατμόσφαιρα και θα ανιχνεύει την πάνω πλευρά των νεφών. Ο πολυφασματικός καταγραφέας θα παρέχει μια εικόνα της περιοχής που θα σαρώνει ο δορυφόρος, σε πολλά μήκη κύματος. Τέλος, το ραδιόμετρο ευρέος φάσματος θα μετρά το ανακλώμενο ηλιακό φως και τη θερμότητα που εκπέμπεται από τη Γη.

Μετρήσεις με τέτοια όργανα είχαν γίνει και από προηγούμενους δορυφόρους, αλλά ποτέ ταυτόχρονα, με τους επιστήμονες να αναρωτιούνται ποιες θα ήταν άραγε οι μετρήσεις για τις άλλες πλευρές του σύνθετου φαινομένου που εξετάζουν. Ο συνδυασμός αυτών των επιστημονικών οργάνων θα προσφέρει μια ολιστική εικόνα της σύνθετης αλληλεπίδρασης νεφών, αεροζόλ και ακτινοβολίας, επιτρέποντας ακριβέστερο υπολογισμό του ισοζυγίου ακτινοβολίας, άρα και ακριβέστερο υπολογισμό της επίπτωσης αυτών των παραγόντων στο κλίμα.

Οι μαύρες τρύπες στρεβλώνουν τον χωροχρόνο τόσο περισσότερο όσο τις πλησιάζεις. Μπορεί ένα σώμα να περιφέρεται γύρω τους, αλλά μόνο μέχρι να φτάσει σε μια απόσταση από τη μαύρη τρύπα, που η βαρυτική της δύναμη γίνεται αδύνατο να υπερνικηθεί, οπότε παύει η σχετικά ήρεμη περιφορά και το σώμα απλώς πέφτει. Σε αυτές τις συνθήκες η κλασική μηχανική του Νεύτωνα δεν έχει τίποτα να πει και η δυναμική του σώματος που πέφτει κάθετα προς τα κάτω γίνεται αντικείμενο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας.

Ο Αϊνστάιν χρησιμοποίησε τη θεωρία του αυτή πριν από έναν αιώνα, πριν ακόμη ανακαλυφθούν οι μαύρες τρύπες, για να προβλέψει τι γίνεται σε συνθήκες που ένα σώμα πλησιάζει ένα άλλο με τεράστια μάζα συγκεντρωμένη σε ένα σημείο. Προέκυψε ότι το σώμα που πλησιάζει, μόλις βρεθεί ακριβώς έξω από τον ορίζοντα γεγονότων (το όριο από το οποίο ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει), θα πέσει κάθετα τρέχοντας με την ταχύτητα του φωτός.

Οι θεωρητικοί φυσικοί αντιλαμβάνονται την περιοχή αυτή γύρω από μια μαύρη τρύπα ως την περιοχή χωρίς γυρισμό, αλλά οι λεπτομέρειες που την αφορούν παρέμεναν κατά βάση μυστήριο, καθώς τα θεωρητικά μοντέλα απέφευγαν να κάνουν αναλυτικές προβλέψεις. Αλλωστε ούτε αστρονομικές παρατηρήσεις μπορούσαν να γίνουν, ώστε να δοκιμαστούν οι όποιες θεωρίες, καθώς πρόκειται για περιοχή πολύ μικρή, δύσκολο να παρατηρηθεί με τα σημερινά τηλεσκόπια. Τα πράγματα, όμως, άλλαξαν, όταν οι αστρονόμοι εντόπισαν μια μικρή μαύρη τρύπα, προερχόμενη από τη βαρυτική κατάρρευση ενός μεγάλου άστρου, που αποκαλείται MAXI J1820+070 και βρίσκεται μέσα στον Γαλαξία, σε απόσταση μόλις 10.000 ετών φωτός.

Κανένα τηλεσκόπιο δεν μπορεί να δει τις μαύρες τρύπες απευθείας, καθώς ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από την αρπάγη τους. Γι΄ αυτό οι αστροφυσικοί μελετούν κυρίως το φως που εκπέμπεται από τον δίσκο προσαύξησης, δηλαδή τα υπέρθερμα αέρια και σκόνη που περιφέρεται γύρω από αυτή την κοσμική καταβόθρα. Το εσώτερο όριο αυτού του δίσκου είναι το όριο εξαφάνισης της ύλης μέσα στη μαύρη τρύπα. Επειδή αυτό το όριο εκπέμπει συγκριτικά λίγο φως, οι επιστήμονες δεν είχαν επαρκή δεδομένα για να το μελετήσουν σε βάθος. Η ανακάλυψη της MAXI J1820+070, το 2018, τους πρόσφερε την ευκαιρία που χρειάζονταν, καθώς η μαύρη τρύπα «έτρωγε» με βουλιμία ύλη από το άστρο που τη συνόδευε και με το οποίο πριν καταρρεύσει αποτελούσε διπλό σύστημα αστέρων. Ετσι ο δίσκος προσαύξησης έλαμπε έντονα στο φάσμα των ακτίνων-Χ και τα διαστημικά τηλεσκόπια NuSTAR και NICER μπόρεσαν να συλλέξουν μεγάλη ποσότητα δεδομένων.

Ηδη από το 2020 είχε γίνει φανερό ότι τα έως τώρα μοντέλα για τις μαύρες τρύπες δεν μπορούσαν να ερμηνεύσουν όλο το φως που κατέγραψαν τα δύο τηλεσκόπια. Τότε ομάδα ερευνητών διαπίστωσε πως το επιπλέον φως ταίριαζε απόλυτα με αυτό που θα παραγόταν από φωτεινό υλικό, το οποίο θα χανόταν οριστικά μέσα στη μαύρη τρύπα. Ετσι δημιουργήθηκε ένα νέο θεωρητικό μοντέλο, που εξηγεί όχι μόνο τις παρατηρήσεις για την MAXI J1820+070, αλλά και για άλλες ανάλογες μαύρες τρύπες.

Το φαινόμενο δείχνει να μοιάζει κάπως με την επιταχυνόμενη περιστροφή ενός υγρού σε ένα χωνί, πριν το υγρό φτάσει στο σωληνωτό στενό μέρος του χωνιού και βγει κάθετα απ' αυτό. Λόγω του ότι η περιοχή καταβύθισης είναι πολύ κοντά στον ορίζοντα γεγονότων, όπου εκδηλώνεται η μέγιστη στρέβλωση του χωροχρόνου, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι έμμεσα θα μπορέσουν να μελετήσουν και την περιστροφή των μαύρων τρυπών γύρω από τον άξονά τους, για την οποία τα υπάρχοντα θεωρητικά μοντέλα δεν συμφωνούν.

Συμφωνία με τη NASA για την αποστολή στον πλανήτη Αρη του πρώτου ευρωπαϊκού ρόβερ, στο οποίο θα δοθεί το όνομα «Ρόζαλιντ Φράνκλιν», ανακοίνωσε πριν από λίγες μέρες ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA). Ο ESA αρχικά συνεργαζόταν για την αποστολή αυτή με τη ρωσική διαστημική υπηρεσία «Roscosmos», αλλά ακύρωσε τη συνεργασία μετά την εισβολή της Ρωσίας στην Ουκρανία το 2022. Η πλατφόρμα προσεδάφισης του ρόβερ, για να προφυλάξει τους μηχανισμούς της από την παγωνιά του κόκκινου πλανήτη, θα χρησιμοποιεί τη θερμότητα που παράγει η αυθόρμητη ραδιενεργή διάσπαση του ισοτόπου αμερίκιο-241, ενός ισοτόπου που θα χρησιμοποιηθεί για πρώτη φορά σε διαστημοσυσκευή.

Συσκευές που εκμεταλλεύονται τη θερμότητα από τη διάσπαση ραδιοϊσοτόπων επιτρέπουν στις διαστημοσυσκευές να λειτουργούν σε συνθήκες βαθέος ψύχους, χωρίς να χρησιμοποιούν για το σκοπό αυτό την ηλεκτρική ενέργεια που παράγουν τα φωτοβολταϊκά τους πάνελ. Ο ESA στο παρελθόν στηριζόταν σε αμερικανικές ή ρωσικές συσκευές αυτού του είδους, οι οποίες χρησιμοποιούν πλουτώνιο-238, αλλά από το 2009 εργαζόταν για την κατασκευή δικών του θερμαντήρων με ραδιοϊσότοπα καθώς και συστημάτων που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τη θερμότητα που εκπέμπεται κατά τη ραδιενεργό μεταστοιχείωση.

Το αμερίκιο-241 είναι υποπροϊόν της ραδιενεργού διάσπασης του πλουτωνίου και μπορεί να προσφέρει μικρότερη ποσότητα Ενέργειας ανά γραμμάριο συγκριτικά με το πλουτώνιο. Ομως είναι πιο διαδεδομένο και φτηνό, πράγμα που σημαίνει ότι ακόμη κι αν χρειαστεί μεγαλύτερη ποσότητα απ' αυτό, το κόστος θα είναι μικρότερο απ' ό,τι αν χρησιμοποιούνταν πλουτώνιο.

Το ρόβερ «Ρόζαλιντ Φράνκλιν» θα είναι εξοπλισμένο κατάλληλα, ώστε να αναζητήσει ίχνη αρχαίας ζωής στον Αρη, διαθέτοντας τρυπάνι 2 μέτρων, που θα του επιτρέπει να ανοίγει τρύπες βαθιά μέσα στο έδαφος του πλανήτη. Η αποστολή προγραμματιζόταν αρχικά να εκτοξευτεί το 2018, αλλά τεχνικά προβλήματα και στη συνέχεια η πανδημία COVID-19 οδήγησαν σε αλλεπάλληλες καθυστερήσεις και αναβολές.

Ο ESA αναγκάστηκε να ξανασχεδιάσει την αποστολή, όταν ακολουθώντας τις πολιτικές των ΝΑΤΟικών χωρών της Ευρώπης έβγαλε εκτός τη «Roscosmos», που επρόκειτο να είναι ο κατασκευαστής του ρόβερ. Η συμφωνία με τη NASA προβλέπει ότι η αποστολή «ExoMars» θα πραγματοποιηθεί με αμερικανικό πύραυλο το 2028 κι ότι η αμερικανική διαστημική υπηρεσία θα φροντίσει και για τους ανασχετικούς κινητήρες του μηχανισμού προσεδάφισης. Η NASA θα προμηθεύσει επίσης τις συσκευές αξιοποίησης της διάσπασης ραδιοϊσοτόπων, για το ίδιο το ρόβερ.

Τα πέλετς αμερικίου που θα χρησιμοποιηθούν για τη συσκευή θέρμανσης της πλατφόρμας προσεδάφισης κατασκευάζονται στη Βρετανία, από επεξεργασία χρησιμοποιημένων καυσίμων πυρηνικών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρόγραμμα ENDURE του ESA εκτιμά ότι θα έχει έγκαιρα έτοιμη και ελεγμένη από πλευράς ασφάλειας τη συσκευή, για την αποστολή το 2028, ενώ έως το 2030 προβλέπει να έχει κατασκευάσει και θερμοηλεκτρικές πηγές ραδιοϊσοτόπων.