برترین‌ها: بعدازظهر پنجشنبه گذشته نهم مرداد، ماموریت مریخ‌نورد استقامت (Perseverance) ناسا به دنبال یافتن نشانههایی از حیات و جمع‌آوری سنگ و خاک از مریخ در مناطقی از آن سیاره که نشانههای بالقوه اخترزیستی دارند، با موفقیت راهی سیاره مریخ شد.
امروز که این مقاله را میخوانید این فضاپیما در فضای میان‌سیاره‌ای با قدرت در مسیر مریخ قرار دارد. دو ماموریت فضایی نیز با هدف جمع‌آوری نمونههایی از سطح سیارکهای منظومه شمسی مشغول کار هستند. از سوی دیگر تصمیم دوباره برای بازگشت انسان به ماه و نمونه‌برداری از سطح آن در ماموریت آرتمیس تا سال 1403، دهه پیشرو را به عصر طلایی ورود مهمانان خاکی فرازمینی بدل کرده است.
اما سابقه بشر در طراحی ماموریت‌هایی که بتوانند نمونههایی را از دنیا‌های فرازمینی برایمان به ارمغان بیاورند محدود به همین چند ماموریت اخیر نیست. تلاش‌های فعلی ما در مسیر تجربه و سابقه‌ای است که از سال‌ها پیش در این زمینه به دست آورده‌ایم. اگر همه چیز طبق برنامهریزیها پیش برود، بهمن‌ماه سال جاری ماموریت مارس2020 با مریخ‌نوردش روی سطح مریخ فرود خواهد آمد. سپس مریخ‌نورد استقامت در دهانه جزرو که محل فرودش خواهد بود، رانندگی و از سنگهای اطرافش نمونه‌برداری می‌کند تا روزی فضاپیمای دیگری نمونههای انبارشده را بار خود کند و به زمین برساند.
به این ترتیب زمین و زمینیها برای اولین بار سنگهایی را از مریخ در آزمایشگاهی زمینی خواهند دید. از سنگهایی که فضانوردان ماموریت آپولو جمع‌آوری کردند تا خردهسنگهایی که فضاپیما‌های رباتیک از سیارکهای دوردست گردآوری کردند، مجموعهای فوقالعاده ارزشمند است که در طول عصر فضا، از فضای میان‌سیاره‌ای به زمین آمدهاند و به پازل دانش ما از منظومه شمسی شکل تازه‌ای داده‌اند. بدون اعزام این مأموریتهای بینسیارهای، تنها راهی که به طور مستقیم میتوانیم سنگهای فرازمینی را تجزیه و بررسی کنیم، روش بسیار ارزانتر یعنی انتظار برای سقوط شهابسنگهاست.
اما این اتفاقی است که به‌ندرت رخ میدهد و نمیتوانیم به این امید بنشینیم. از این رو سازمانهای فضایی سختیهای زیادی را متحمل میشوند تا تکههایی را از ماه، مریخ و سیارکها جمع‌آوری کنند. سپس در زمین به لطف ابزار و فنون پیشرفته در آزمایشگاههای مجهز میتوانیم مشخصات دقیق زمینشناختی جایی را که سنگ از آنجا آمده، با دقت شناسایی کنیم.
کاوش در ماه
اولین و بزرگترین پروژه برای جمع‌آوری نمونههای فرازمینی از ماه شروع شد. بین سالهای 1348 تا 1351، 12 فضانورد ماموریتهای آپولو ناسا روی قمر زمین قدم گذاشتند و در مجموع 382 کیلوگرم از سنگهای ماه را با خود به زمین آوردند. بررسی این نمونهها، دانش ما را از تاریخ منظومه شمسی از نو نگاشت. زمانی که آپولو 11 بر سطح ماه فرود آمد، تصور میشد قمر کوچک زمین سرد باشد.
اما در عوض سنگهای ماه نشان دادند که ماه در ابتدای تولدش در بیش از 5/4 میلیارد سال قبل داغ بوده و با اقیانوسهایی از سنگهای مذاب پوشیده شده بود. سال گذشته به مناسبت پنجاهمین سالگرد فرود آپولو 11 بر سطح ماه، ناسا نمونههای جدیدی را که از آن زمان تاکنون مهروموم‌شده باقی مانده بودند را باز کرد تا دریابیم علوم و ابزار‌های جدید از چه یافته‌های تازه‌ای ممکن است پرده بردارد.
تا به امروز دانشمندان در حال بررسی نمونههای ماموریتهای آپولو هستند. اما این مطالعات در حال حاضر به علت همهگیری کووید-19 آهسته پیش میرود.
سه ماموریت فضایی رباتیک لونا (Luna) از بزرگترین و معروفترین برنامههای فضایی شوروی سابق نیز بین سالهای 1349 تا 1355 توانستند مقدار کمی از گردوغبار ماه را به زمین بیاورند. چانگای 5 (Chang’e 5)، برنامه آینده چینیها برای آوردن نمونههایی از ماه در اوایل آذرماه امسال اولین ماموریت به زمین آوردن نمونههای فرازمینی پس از دهه 50 شمسی است. ناسا نیز قصد دارد تا در پروژه بازگشت دوباره انسان به ماه یا آرتمیس تا سال 1403 شمسی/2024 میلادی، نمونههای بیشتری از خاک ماه را به زمین آورد.
سوغات سیارکها
آژانس کاوشهای هوافضای ژاپن یا ژاکسا (JAXA) تنها مرکز فضایی است که توانسته نمونههایی را از سطح یک سیارک به زمین آورد. در دی 1388/ ژانویه 2010 فضاپیمای ژاپنی هایابوسا (Hayabusa) پس از ملاقات با سیارک سیب‌زمینی‌شکل ایتوکاوا (Itokawa) و از سرگذراندن مجموعهای از بدبیاریها به زمین بازگشت. زمانی که دانشمندان ژاکسا، فضاپیمای هایابوسا را باز میکردند، بر خلاف انتظارشان که فکر میکردند باید خالی باشد و هیچ نمونهبرداریای اجرا نشده باشد، درون آن 1500 خرده‌سنگ و خاک ریزدانه ارزشمند یافتند. بعضی از این ذرات حتی از قطر موی انسان هم کوچکتر بودند.
اما از بررسی آن‌ها اطلاعات زیادی مثل ترکیبات ایزوتوپی آب موجود در ساختار ایتوکاوا به دست آوردیم. مطالعه سنگهای ایتوکاوا تایید می‌کند بیشتر شهابسنگهایی که در زمین سقوط می‌کنند از جنس کندریت معمولی هستند و از سیارکهای غنی از سیلیکات مثل ایتوکاوا سرچشمه میگیرند. همچنین ذرات ایتوکاوا نشان میدهند در گذشته گرما و ضربههایی را تحمل کرده که احتمالا ناشی از برخورد‌هایی در کمربند سیارکی است.
اگر همه چیز طبق برنامه جلو رود، دو ماموریت کنونی نمونه‌برداری از سیارکها به‌زودی به زمین برخواهند گشت. ماموریت دوم ژاپن با نام هایابوسا 2، آذرماه در استرالیا فرود خواهد آمد و چند گرم از سیارک ریوگو (Ryugu) که عمدتا از کربن ساخته شده و در مدار بین زمین و مریخ قرار دارد را با خود حمل خواهد کرد. فضاپیمای اُسیریس-رِکس (OSIRIS-REx) ناسا نیز در حال چرخیدن به دور سیارک الماسی شکل بنو (Bennu) است و مهرماه امسال اقدام به نمونه‌برداری از این سیارک می‌کند تا شهریور 1402 به زمین باز خواهد گشت.
نمونه‌برداری از باد‌های خورشیدی
با وجود موفقیت استارداست، سال 1382 سال خوبی برای آوردن نمونههای کیهانی نبود. فضاپیمای جنسیس ناسا (Genesis) دو سال را برای جمع‌آوری ذرات بارداری که از خورشید سرچشمه میگرفتند و باد‌های خورشیدی را به وجود میآوردند، در فضا گذراند. اما هنگام بازگشت به زمین چتر نجاتش باز نشد و با سرعت 300 کیلومتر بر ساعت در بیابان یوتا در ایالات متحده سقوط کرد و متلاشی شد. با آن سقوط محکم در حالی که امیدی به بازیابی نمونههای جمع‌آوری شده نبود، با تلاش مهندسان بخش بزرگی از این نمونههای گرانبهای باد خورشیدی نجات داده و گردآوری شد. دانشمندان از بررسی این ذرات دریافتند برخلاف تصورشان، باد‌های خورشیدی و همین‌طور خورشید از ایزوتوپهای اکسیژن بیشتری نسبت به زمین برخوردارند.
کند و کاو در دنبالهدارها
دی‌ماه 1382 بود که فضاپیمای استارداست (Stardust) ناسا به نزدیکترین فاصله خود از دنبالهدار وایلد-2 (Wild 2) رسید و در جهت دُم دنبالهدار، شروع به تعقیب حرکت آن کرد. زمانی که دنبالهدارها، این گویهای متشکل از یخ و غبار، به خورشید نزدیک میشوند، دمی غباری از آن‌ها در امتداد حرکت و در سوی مخالف خورشید گسترش مییابد. سرعت حرکت فضاپیمای استارداست، شش برابر سریعتر از سرعت انتشار این دم بود، از این رو توانست، ذراتی از غبار دنبالهدار را با ابزاری شبیه به راکت تنیس جمع‌آوری کند. این نمونهها تنها ذراتی از یک دنبالهدار هستند که تا به امروز به زمین آمدهاند.
در گذشته تصور میشد دنبالهدارها غبار‌هایی باستانی از دیگر ستارهها هستند که برای میلیارد‌ها سال در یخ منجمد شدهاند. از این رو این ماموریت استارداست (به معنی گرد و غبار ستارهای) نام گرفته بود. پس از مطالعه ذرات به زمین رسیده دنبالهدار، دانشمندان پی بردند دم دنبالهدارها هنگام نزدیک شدن به خورشید و در معرض دمای بالا ایجاد میشود. در ابتدای شکلگیری منظومه شمسی، ابری داغ تمام منظومه ما را فراگرفته بود و کم‌کم در قسمتهای دورتر از مرکز که سردتر بود، دانههای یخ و به‌تدریج تودههای یخی بزرگی شکل گرفتند. استارداست در طول فعالیتش از حداقل هفت توده گردوغبار در فضا عبور کرد که همه آن‌ها متفاوت از هم بودند. در دو مورد از آن‌ها بلور‌هایی از مواد معدنی وجود داشت که دانشمندان انتظار یافتنشان را در فضای میان‌سیاره‌ای نداشتند.
اکتشاف در مریخ
از بین تمام ماموریتهای جمع‌آوری نمونهای که تا اینجا معرفی کردیم، بازگرداندن نمونههایی از سطح مریخ با چالشهای بیشتری روبهرو است؛ چون علاوه بر این‌که مریخ از ماه دورتر است، گرانش بیشتری هم نسبت به یک دنبالهدار یا سیارک دارد و این فرار فضاپیما از سطح و بازگشتش به زمین را سختتر می‌کند.
مریخ‌نورد استقامت ناسا ماموریت دارد تا سطح مریخ را حفاری کند و دست‌کم 30 قوطی پرشده از سنگ و خاک مریخی را در محل فرودش، یعنی در دهانه جزرو انبار کند. در برنامههای بلندمدت همکاری بین ناسا و سازمان فضایی اروپا (اسا) مریخنشین دیگری فرستاده خواهد شد تا این قوطیها را جمع‌آوری و به مدارگرد مریخی ارسال کند. در آنجا فضاپیمای سومی نمونهها را از مدارگرد تحویل میگیرد و و دوباره به سمت زمین پرواز می‌کند. درنهایت این نمونهها تا سال 1410/2031 به زمین بازگردانده خواهند شد.
اما در این تورنمنت فضایی ممکن است ژاپنیها گوی افتخار بازگرداندن اولین نمونهها از مریخ را نصیب خودشان کنند. سازمان فضایی ژاپن روی ساخت فضاپیمایی متمرکز شده است تا به فوبوس، بزرگترین قمر مریخ پرواز کند و پس از برداشتن مقداری غبار از آنجا، سال 1408/2029 به زمین بازگردد. این ماموریت کاوش ماه‌های مریخی یا ام‌ام‌ایکس (MMX سرواژه Martian Moons Exploration) نام گرفته است.
ام‌ام‌ایکس با خود اولین نمونههایی را از خاک مریخ خواهد آورد که تاکنون به زمین رسیده است. دانشمندان میگویند احتمالا سطح فوبوس مقدار زیادی از خاک مریخ را داراست. ذراتی که با شهابسنگهای مریخی به سطح مریخ برخورد کرده و به سطح فوبوس چسبیدهاند. اگر همین‌طور باشد ام‌ام‌ایکس بیش از صد ذره از مریخ را میتواند با خود به زمین بیاورد. هر ذره ممکن است مواد معدنی‌ای را دربر داشته باشد که اطلاعاتی را درباره سن و ویژگیهای مغناطیسی و شیمیایی ذره فاش کند.
هر ذره حاوی اطلاعات ژئوشیمیایی درباره محیط سطح مریخ در زمان شکل‌گیری‌اش است. از این رو با تحلیل همه ذرات، تصویری از چگونگی تغییر محیط سطح مریخ در طول زمان به‌دست خواهد آمد. نتایج بررسیهای آزمایشگاهی این نمونههای مریخی، ناسا و اسا را برای رویارویی با آنچه پیشروی نمونههای ماموریت مارس2020 است، آماده خواهد کرد.
منبع: nature
