W pierwszych dniach jesieni dyrektor badań planetarnych NASA James Green proklamował okres od minionego października do sierpnia 2012 r. Rokiem Układu Słonecznego (RUS). Nie, nie ma tu żadnej pomyłki: chodzi o prawie dwukrotnie dłuższy od ziemskiego rok marsjański! Oficjalnym powodem tej inicjatywy jest czekające nas rekordowe nagromadzenie startów, przelotów, wejść na orbitę i lądowań – jednym słowem wszystkiego, co robią sondy planetarne. Tych kosmicznych atrakcji ma być w RUS aż trzykrotnie więcej niż w jakimkolwiek minionym okresie podobnej długości.
Co kometa ma w środku?
Odwołując się do roku marsjańskiego, NASA dyskretnie sugeruje, że czuje się w Układzie Słonecznym jak w domu. Trudno mieć jej to za złe – wśród kilkunastu wyliczonych przez Greena misji tylko jedna nie została zaplanowana w USA. Ale trudno też oprzeć się wrażeniu, że RUS ma podtekst wyraźnie piarowski: poprawia wizerunek agencji, mocno nadszarpnięty wskutek wycofania promów kosmicznych ze służby i jednoczesnej rezygnacji z programu Constellation (obejmującego m.in. załogowe loty na Księżyc, a w dalszej perspektywie na Marsa). W następstwie tych decyzji NASA przez dobrych kilka lat nie będzie dysponowała własnymi statkami załogowymi, co oznacza, że amerykańscy astronauci latający na Międzynarodową Stację Kosmiczną będą całkowicie uzależnieni od rosyjskich Sojuzów. Nie wgłębiając się w motywy ogłoszenia RUS, trzeba przyznać, że program zapowiedziany przez Greena wygląda naprawdę interesująco i nie zmienia tego fakt, że pierwsze wydarzenia mamy już za sobą.
4 listopada sonda Deep Impact przeleciała w odległości 700 km od jądra komety Hartley 2, fotografując jego powierzchnię i badając wyrzucane z niego gazy. Jeśli nazwa Deep Impact wydaje się komuś znajoma, to słusznie: 4 lipca 2005 r. ta sama sonda „zbombardowała” jądro komety Tempel 1, zrzucając na nie pocisk o masie prawie 400 kg. Przekonaliśmy się dzięki temu, że powierzchniowe warstwy tego obiektu mają gęstość i konsystencję świeżo nawianej zaspy. Dodajmy, brudnej zaspy, w której drobniutkie płatki śniegu są wymieszane z równie drobnymi pyłami, składającymi się głównie z węglanów, krzemianów i minerałów ilastych. Jądra komet to swego rodzaju skamieniałości z epoki formowania się planet, dające planetologom praktycznie jedyną szansę odtworzenia najwcześniejszych etapów ewolucji Układu Słonecznego. Ponieważ okazało się, że są to obiekty niezwykle różnorodne, zainteresowanie nimi nie słabnie i Hartley 2 jest już piątą kometą obejrzaną z bliska przez sondy kosmiczne. Od poprzednio zbadanych (oprócz Tempel 1, były to Halley, Borrelly oraz Wild 2) odróżnia ją silnie wydłużone jądro i bardzo szybka utrata materii. Jeśli obecne tempo wypływu gazów się utrzyma, za niespełna tysiąc lat Hartley 2 po prostu zniknie.
Wenus - wielkie wyzwanie
Kolejną misję zaplanowali astrobiologowie z ośrodka w sercu Doliny Krzemowej – NASA Ames Research Center. Główną rolę w tym przedsięwzięciu gra ważący zaledwie 5,5 kg nanosatelita O/Oreos. 19 listopada wyniósł on na orbitę wokółziemską zarodniki bakterii oraz próbki różnych związków organicznych, by przez kilka miesięcy badać ich odporność na naświetlanie krótkofalowym promieniowaniem słonecznym i bombardowanie cząstkami o wysokiej energii. Jego głównym zadaniem jest nie tyle dostarczenie nowych danych, ile wykazanie możliwości prowadzenia skomplikowanych badań za pomocą taniej aparatury, w znacznej części lub nawet w całości skonstruowanej ze standardowych elementów dostępnych na rynku. Jeśli O/Oreos odniesie sukces, astrobiologowie użyją podobnych nanosatelitów do zbierania danych w dalszych rejonach kosmosu.
7 grudnia, po trwającej nieco ponad pół roku podróży, miała wejść na orbitę wokół Wenus japońska sonda Akatsuki (Jutrzenka). Niestety, manewr się nie udał: w krytycznej chwili zawiódł mechanizm dostarczający paliwo do silnika. Wielka szkoda, bo zaniedbaną przez naukowców Wenus znamy nieporównanie słabiej niż Marsa. Oddając im sprawiedliwość, trzeba powiedzieć, że jest ona obiektem wyjątkowo niewdzięcznym do badań. Bardzo gruba i całkowicie nieprzezroczysta atmosfera tej planety wywołuje silny efekt cieplarniany, przez co temperatura wenusjańskiego gruntu przekracza 450° C. Topi się tam zatem nie tylko cyna, ale i cynk. Przy ciśnieniu prawie 10 megapaskali (na Ziemi mamy z takim do czynienia kilometr pod powierzchnią oceanu) warunki stawiane sondom są do tego stopnia wyśrubowane, że od 1985 r. nie podjęto ani jednej próby lądowania. Jedynymi sondami, które miękko osiadły na powierzchni planety, były radzieckie próbniki z serii Wenus i Wega. Najdłużej działający z nich wytrzymał w tym piekielnym środowisku tylko nieco ponad dwie godziny.
Pod względem masy i rozmiarów Wenus jest bliźniaczką Ziemi; jest też naszą najbliższą kosmiczną sąsiadką. Wprawdzie znajduje się poza słoneczną ekosferą, czyli obszarem, w którym na powierzchniach planet mogą panować warunki umożliwiające rozwój życia, ale nikt nie wie, dlaczego jej losy potoczyły się aż tak dramatycznie. Akatsuki miała obfotografować w podczerwieni powierzchnię planety i poszukać na niej śladów aktywności wulkanicznej, uzupełniając w ten sposób informacje zbierane przez europejską sondę Wenus Express, która od kwietnia 2006 r. bada atmosferę i tektonikę tego tajemniczego globu. Być może nie wszystko jeszcze stracone – kierownictwo misji spodziewa się, że za sześć lat pechowa sonda uzyska szansę powtórzenia manewru.
Czas na Merkurego
W połowie lutego obok jądra komety Tempel 1 przeleci sonda Stardust, która w 2004 r. badała kometę Wild 2. Nastąpi to wkrótce po maksymalnym zbliżeniu się Tempel 1 do Słońca i pokonaniu przez nią odcinka orbity, na którym tempo wypływu gazu i pyłu jest najszybsze. Stardust minie jądro w odległości zaledwie 200 km, dokumentując zmiany spowodowane wzmożoną utratą materii i badając właściwości kometarnego pyłu.
W 2006 r. zebrane przez tę sondę próbki pyłu komety Wild 2 zostały sprowadzone na Ziemię, gdzie znaleziono w nich złożone nawet z kilkuset atomów związki organiczne, wśród których udało się zidentyfikować m.in. węglowodory aromatyczne i alkohole.
W marcu sonda Messenger wejdzie na orbitę wokół Merkurego, jednej z ośmiu dużych planet Układu Słonecznego, krążącej najbliżej Słońca i najsłabiej zbadanej (jeszcze słabiej zbadany Pluton kilka lat temu został zaliczony przez Międzynarodową Unię Astronomiczną do planet karłowatych). Merkury ma rekordowo duże metaliczne jądro, które prawdopodobnie zajmuje ponad 40 proc. jego objętości (jądro Ziemi to tylko 17 proc.). Druga naukowa atrakcja Merkurego to bardzo stara geologicznie powierzchnia, starsza nawet od powierzchni Księżyca. Żłobiące ją kratery są zapisem przebiegu kosmicznych kataklizmów, jakie przewalały się przez centralną część Układu Słonecznego w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat jego istnienia. Dokładna statystyka kraterów pozwoli planetologom ów zapis odczytać, a poznanie budowy Merkurego umożliwi im weryfikację teorii opisujących powstawanie planet ziemiopodobnych.
W maju sonda Dawn zacznie badać tajemnice pasa planetoid między orbitami Marsa i Jowisza. W obszarze tym krąży ponad milion obiektów o co najmniej kilometrowych rozmiarach, z których cztery (Ceres, Pallas, Westa i Hygiea) mają średnicę powyżej 400 km. Procesy planetotwórcze zostały tu wstrzymane przez uformowanego wcześniej Jowisza, którego grawitacja wymiotła większość planetoid poza Układ Słoneczny, a pozostałym nie pozwoliła skupić się w większy obiekt. Gdyby nie to, między Marsem i Jowiszem mogłaby powstać planeta wielkości Ziemi.
Głównym celem misji Dawn są dwie najmasywniejsze planetoidy – Ceres i Westa. Obiekty te uniknęły rozbicia w zderzeniach z im podobnymi, choć wydaje się, że Westa była o krok od zagłady: widać na niej krater uderzeniowy o średnicy 460 km. W lipcu sonda wejdzie na orbitę wokół Westy i pozostanie na niej przez cały rok. Ma w tym czasie sporządzić dokładne mapy topograficzne oraz mineralogiczne, zbadać skład chemiczny powierzchniowej warstwy grubości 1 m i pomierzyć natężenie pola grawitacyjnego. Takie same badania Ceres zostaną przeprowadzone w 2015 r. Zdobyte informacje posłużą do odtworzenia słabo poznanej fazy procesów planetotwórczych, w której obiekty o rozmiarach około kilometra (tzw. planetozymale) zlepiały się w planetoidy.
Niespełna miesiąc po dotarciu Dawn do Westy z Ziemi wystartuje sonda Juno, przeznaczona do badania największej planety Układu Słonecznego – Jowisza. Ten planetarny olbrzym o masie ponad 300 razy większej od Ziemi składa się głównie z wodoru i helu, ale zgodnie z teorią opisującą powstawanie takich obiektów powinien mieć skalno-metaliczne jądro. Juno dostarczy informacji o magnetosferze i atmosferze Jowisza oraz o jego budowie wewnętrznej.
Jedno z najważniejszych zadań sondy polega na zmierzeniu masy jądra. Jeśli okaże się, że jest ona wyraźnie mniejsza od 10 mas Ziemi, astrofizycy zostaną zmuszeni do poważnej rewizji teorii procesów planetotwórczych. Innym testem poprawności tej teorii będzie porównanie proporcji, w jakich poszczególne pierwiastki występują na Jowiszu i na Słońcu. Wykrycie znacznych różnic oznaczałoby, że nie uwzględnia ona ważnych procesów, które mogły odegrać istotną rolę w historii innych ciał Układu Słonecznego.
Większość planetologów zajmujących się pochodzeniem Księżyca uważa, że powstał on w wyniku zderzenia młodej Ziemi z obiektem wielkości Marsa. Weryfikacja tej hipotezy jest jednym z celów misji GRAIL, która ma się rozpocząć we wrześniu 2011 r. startem dwóch bliźniaczych sond, przeznaczonych do bardzo dokładnego badania pola grawitacyjnego naszego satelity. Podobne sondy krążące wokół Ziemi wykrywają nawet tak drobne zmiany jej pola, jak te towarzyszące topnieniu pokrywy śniegowej czy przemieszczaniu się wód opadowych.
Stary dobry Mars
W roku marsjańskim będą też oczywiście badania Marsa. W połowie 2012 r. wędrujący od kilku lat po Czerwonej Planecie łazik Opportunity osiągnie krawędź głębokiego na 300 m krateru Endeavour i spróbuje odczytać zapisaną w skałach historię marsjańskiej skorupy. Kilka tygodni później w jednym z miejsc rokujących największe nadzieje na znalezienie śladów życia (a może nawet żywych mikroorganizmów) wyląduje łazik Curiosity. Plany jego misji zakładają dwuletnią wędrówkę po Marsie, podczas której przebędzie co najmniej 20 km w poszukiwaniu związków organicznych. Niektóre z innych zadań Curiosity to identyfikacja potencjalnych procesów biologicznych lub ich śladów, określanie izotopowego i mineralogicznego składu podłoża oraz badanie obiegu dwutlenku węgla i wody.
Odkrycie marsjańskich mikroorganizmów byłoby pięknym zwieńczeniem Roku Układu Słonecznego i – w przeciwieństwie do specjalistycznych informacji uzyskanych podczas innych misji – miałoby znaczenie zrozumiałe dla każdego. Po raz pierwszy w naszej historii zetknęlibyśmy się z kuzynami tak dalekimi, że wspólnych z nimi przodków trzeba by było szukać wśród komet, a może nawet wśród obłoków żeglujących między gwiazdami.