دانشمندان آینده اکتشاف منظومه شمسی را ترسیم می‌کنند

براساس نظرسنجی دهه‌ای برای علوم سیاره‌ای که اخیراً منتشر شده است، یک مأموریت بازگشت نمونه مریخ و پرتاب یک مأموریت پیچیده به اورانوس، هر دو اولویت‌های اصلی هستند.

به گفته رجیس فریر، دانشیار اکولوژی، قمر زحلی یخی و بالقوه قابل سکونت انسلادوس که دارای پره‌های جذابی است که مواد را به فضا می‌پاشند، «ممکن است یکی از بهترین شانس‌های ما برای یافتن حیات موجود در منظومه شمسی باشد». و زیست شناسی تکاملی در دانشگاه آریزونا. جدیدترین بررسی دهه‌ای برای علوم سیاره‌ای، یک مأموریت اختصاصی به انسلادوس را پیشنهاد می‌کند که در دهه 2050 می‌رسد. NASA/JPL-Caltech

مریخ تا دهه 2030 به لطف یک نمونه ماموریت بازگشت در کانون توجه خواهد بود. اما در دهه 2040، اورانوس در مرکز صحنه قرار خواهد گرفت و قمر زحل، انسلادوس، در دهه 2050 مورد بررسی قرار خواهد گرفت. این برنامه‌ها مطابق اهدافی است که در آخرین نظرسنجی دهه‌ای برای علوم سیاره‌ای مشخص شده است.

با انتشار کتاب «ریشه‌ها، دنیاها و زندگی: استراتژی دهه‌ای برای علوم سیاره‌ای و اختربیولوژی 2023-2032»، جامعه علوم سیاره‌ای طرحی را برای چگونگی سرمایه‌گذاری سیاست‌گذاران ایالات متحده در منابع محدود برای اکتشاف فضا تهیه کرد. این دهه، نتیجه یک کمیته راهبری که به دنبال و دریافت توصیه‌هایی از جامعه علوم سیاره‌ای بود، همچنین به ایجاد لحن بین‌المللی برای اکتشاف منظومه شمسی کمک می‌کند.

اولویت‌های ماموریت؟ یک مدارگرد و کاوشگر شاخص برای مطالعه غول یخی اورانوس. یک ماموریت پرچمدار به انسلادوس که به دور ماه زحل می چرخد ​​و همچنین بر روی آن فرود می‌آید. یک برنامه ادامه اکتشاف مریخ، شامل یک نمونه ماموریت بازگشت. انبوهی از احتمالات ماموریتهای کوچکتر دیگر و آخرین اما نه کم اهمیت‌ترین، دفاع از خانه خود در برابر برخورد سیارک‌ها.

“دهه”، همانطور که معمولاً به آن اشاره می‌شود، طرح اولیه برای آژانس‌هایی مانند ناسا و بنیاد ملی علوم است و از آنجایی که مأموریت‌های تحت رهبری آمریکا اغلب شامل ابزار و محققین بین‌المللی می‌شوند، این دهه برای جامعه جهانی علوم سیاره‌ای نقش مهمی دارد.

یک ماموریت شاخص به اورانوس

تا کنون، تنها یک فضاپیما به اورانوس سفر کرده است: وویجر 2. اما اگر بررسی دهه‌ای اخیر منتشر شده برای علوم سیاره‌ای به عنوان یک نقشه راه عمل کند، یک مأموریت اختصاصی به اورانوس می‌تواند در اوایل دهه 2040 بپیوندد.

Hubble (NASA/ESA)/L. Lamy/Observatoire de Paris

اورانوس با داشتن نزدیک به 30 قمر، مأموریتی چند بیلیون دلاری را به صدا در می‌آورد که اولین بازگشت به غول گاز سرد از زمان پرواز وویجر 2 در ژانویه 1986 خواهد بود.

اورانوس سردترین سیاره منظومه شمسی است. هسته آن، به دلایل نامشخص، گرمای زیادی ندارد، بنابراین «سطح ابری» آن می‌تواند تا 375- درجه فارنهایت (-224 درجه سانتیگراد) سرد شود. این سیاره همچنین به طور مرموزی به دور خود می‌چرخد، با قطبهایی که در جایی که استواها در جهانهای دیگر قرار دارند. این غول یخی حلقه‌دار و طوفانی، سرشار از هلیوم و هیدروژن است و متان کافی برای رنگ آبی مشخص خود به جهان دارد. ماموریت برنامه‌ریزی شده در طول دهه 2030 پرتاب می‌شود و حدوداً در سال 2044 به اورانوس می‌رسد.

راویت هلد، دانشمندی که غول‌های گازی را مورد مطالعه قرار داده است، در دانشگاه زوریخ، به Astronomy گفت که وقتی صحبت از غولهای یخی به میان می‌آید، ما سوالات بیشتری برای پاسخ دادن داریم و تنها راه برای بهبود دانش ما جمع‌آوری داده‌های بیشتر و داشتن یک ابزار اختصاصی ماموریت شاخص است.”

هلد می‌گوید که «اورانوس و نپتون هنوز به خوبی درک نشده‌اند و سؤالات اساسی باز و کلیدی زیادی در مورد آنها وجود دارد، مانند: چگونه شکل گرفتند و تکامل یافتند؟ آنها از چه چیزی ساخته شده‌اند؟ سرعت چرخش (طول روز) این سیارات چقدر است؟ میدانهای مغناطیسی چگونه ایجاد می‌شوند؟ آیا هسته دارد؟ …”

او اضافه می‌کند که اورانوس «ویژه است زیرا به نظر می‌رسد در تعادل حرارتی با خورشید است»، اما اینکه چرا دقیقاً یک راز باقی مانده است. او می‌گوید: «اورانوس و نپتون به عنوان غول‌های یخی شناخته می‌شوند و ما هنوز نمی‌دانیم واقعاً چقدر آب دارند.»

هلد معتقد است که مأموریت به اورانوس «نه تنها به ما در مورد شرایط سحابی خورشیدی اطلاعاتی می‌دهد که منظومه شمسی از آن شکل گرفته است، بلکه در درک ما از بسیاری از منظومه‌های فراسیاره‌ای متشکل از سیارات شبیه اورانوس نیز کمک خواهد کرد».

کشف معمای انسلادوس

با رسیدن به قمر انسلادوس زحل در دهه 2050، اوربیلندر انسلادوس پیشنهادی به دانشمندان این امکان را می‌دهد که به طور کامل بر روی آبفشان‌های فعال قمر تحقیق کنند که به طور فعال به فضا پرتاب می‌شوند.

آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز

قمر زحل با عرض 310 مایل (500 کیلومتر) علیرغم نسبتاً کوچک بودن انسلادوس نیز در این آخرین گزارش دهه‌ای قرار گرفت که به این دلیل است که ماموریت کاسینی در سال 2005 شاهد آبفشانهای در حال فوران در انسلادوس بود. این آبفشان‌ها همچنین حاوی مقادیر غیرمعمولی از نشانه‌های زیستی احتمالی مانند متان بودند که می‌تواند محصول جانبی زیست شناسی باشد.

ماموریت پیشنهادی “اوربیلندر” در دهه 2050 به انسلادوس می‌رسد، به مدت 18 ماه به دور ماه می‌چرخد، سپس به سطح ماه فرود می‌آید. تا آن زمان، از میان تعدادی از آن آبفشانهای جذاب عبور کرده است که چنان فعال هستند که مواد‌شان حلقه‌ای نازک در اطراف زحل ایجاد می‌کنند.

هنگامی که اوربیلندر روی سطح زمین قرار می‌گیرد، دو سال را صرف شکار نشانه‌های زیست‌شناسی می‌کند. سطح انسلادوس برای فضاپیماها نسبتاً ایمن است، زیرا فاقد تشعشعات شدید مثلاً قمر مشتری اروپا است. به گفته ناسا، «انسلادوس بیشتر مواد شیمیایی مورد نیاز برای زندگی را دارد و احتمالاً دارای منافذ هیدروترمال است که آب گرم و غنی از مواد معدنی را به اقیانوس خود می‌ریزد.»

اخترزیست‌شناسان به ویژه از مأموریت پیشنهادی انسلادوس هیجان زده هستند. رجیس فریر، دانشیار بوم‌شناسی و زیست‌شناسی تکاملی دانشگاه آریزونا – که ریاضی‌دانی با استعدادهای زیست‌محیطی است – به Astronomy می‌گوید که «انسلادوس ممکن است یکی از بهترین شانس‌های ما برای یافتن حیات موجود در منظومه شمسی باشد.»

فریر بخشی از تیمی بود که مقاله‌ای در سال 2021 در Nature Astronomy منتشر کرد که نشان می‌داد داده‌های تولید شده توسط کاسینی نشان می‌دهد “ترکیب آبفشان مشاهده شده یک نتیجه محتمل در شبیه سازی مدلی است که شامل فعالیت میکروبی است، در حالی که این یک نتیجه غیر محتمل در شبیه‌سازی‌هایی است که فقط شامل فرآیندهای غیرزیستی [غیر بیولوژیکی] است.»

به عبارت دیگر، اگر میکروبها در آن دخالت داشته باشند، مواد شیمیایی موجود در آبفشانهای انسلادوس منطقی‌تر خواهند بود و اینجاست که ماموریت جدید وارد عمل می‌شود.

فریر می‌گوید: ما فقط به داده‌های کاسینی اکتفا نمی‌کنیم. اوربیلندر یک فرصت فوق العاده برای جمع‌آوری داده‌های جدید است که می‌تواند معما را حل کند. اوربیلندر برای مشخص کردن مولکولهای آلی در آبفشان طراحی شده است و بنابراین پتانسیل شناسایی بلوکهای ساختمانی سلول‌هایی زمینی، مانند اسیدهای آمینه یا لیپیدها را دارد.

فریر می‌گوید که حتی اگر مدارگرد متوجه شود که شیمی آبفشان‌های انسلادوس توسط حیات تولید نمی‌شود، داده‌ها مهم خواهند بود: «ما هنوز چیزهای زیادی در مورد قابلیت سکونت  انسلادوس و به‌طور کلی‌تر، محیط‌های فرازمینی یاد خواهیم گرفت که مایعات را در خود جای داده‌اند.”

مریخ، تیتان، ماه و غیره

این تصویر ماموریت بازگشت نمونه پیشنهادی مریخ نشان می‌دهد که چگونه یک فضاپیما روی مریخ فرود می‌آید و یک مریخ‌نورد را برای بازیابی نمونه‌های ذخیره‌شده مستقر می‌کند. سپس، آن نمونه‌ها از سطح مریخ به مدار پرتاب می‌شوند، جایی که فضاپیمای دیگری آنها را جمع آوری کرده و به زمین باز می‌گرداند. ناسا

رساندن سنگهای مریخی به زمین یکی دیگر از اولویت‌های اصلی است، اولویتی که در حال حاضر در عملیاتهای فعلی در سیاره سرخ آماده شده است. مریخ‌نورد پشتکار در حال جمع‌آوری و ذخیره نمونه‌هایی است تا با ماموریت بازگشت نمونه در آینده بازگردانده شوند. هزینه بازیابی و پرتاب این نمونه‌ها از مریخ به زمین بیشتر از سایر مأموریت‌های پرچم‌دار است و حدود 5.3 بیلیون دلار هزینه دارد.

این دهه همچنین تعدادی از احتمالات را برای دو ماموریت کوچکتر، از جمله پروازهای پیشنهادی به تریتون، تیتان، زهره و سیارکها را می‌توان مشخص کرد. گزینه دیگر کاوشگر مریخی است که در یخ مریخ حفاری می‌کند و به دنبال نشانه‌هایی از حیات است و در عین حال ویژگی‌های ژئوفیزیکی سیاره را نیز مطالعه می‌کند.

با این حال، احتمال دیگر، مأموریتی است که نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از قطب جنوب ماه ما توسط فضانوردان آرتمیس را برمی‌گرداند – مطابق با تاکید بر اینکه علم باید هسته اصلی بازگشت بشریت به ماه باشد.

نظارت بر فضای اجرام نزدیک به زمین

این انیمیشن موقعیت و حرکات 20 ساله همه اجرام نزدیک به زمین (NEOs) را تا ژانویه 2018 نشان می‌دهد.

دفاع سیاره‌ای در آخرین درخواست بودجه ناسا، به دلیل تأخیر موقت در تأمین مالی مأموریت نقشه‌بردار اجرام نزدیک به زمین (NEO)، یک تلسکوپ فضایی فروسرخ شکست خورد که برای بررسی سنگهای فضایی بالقوه خطرناک است با این حال، این دهه ماموریت نقشه بردار NEO را در اولویت قرار می‌دهد.

این گزارش همچنین نگرانی خود را در مورد تکثیر صور فلکی ماهواره‌ای، پیشنهاد افزایش بودجه برای ماموریت‌های سیاره‌ای کوچکتر و نیاز به ردیابی دقیق، شناسایی و اصلاح مشکلات در تنوع، برابری و گنجاندن در جامعه علوم سیاره‌ای تاکید می‌کند.

در مجموع، آخرین بررسی دهه‌ای برای علوم سیاره‌ای و اختر زیست‌شناسی با استقبال خوبی مواجه شده است. بزرگترین گروه حامی علوم فضایی در جهان، The Planetary Society، این دهه را ستایش کرد.

با این حال، انجام این برنامه‌های بلندپروازانه مستلزم پول است. به گفته جیم بل، محقق ایالت آریزونا گفت: «به نظر من، تأمین بودجه برای برنامه توصیه‌شده در دهه آینده احتمالاً بزرگترین چالشی است که برای کسانی که از مجموعه هیجان‌انگیز و جاه‌طلبانه حمایت می‌کنند، با آن مواجه هستند.»

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Scientists map out the future of solar system exploration

By Christopher Cokinos  |  Published: Friday, May 27, 2022

https://astronomy.com/news/2022/05/scientists-map-out-the-next-decade-of-solar-system-exploration