آیا «کنجکاوی» در مریخ حیات پیدا خواهد کرد؟

پرونده ای برای کنجکاوی – ۴

روز دوشنبه ۱۶ مرداد ماه، ساعت ۱:۱۷ دقیقه بامداد به وقت شرقی آمریکا (۹:۴۷ بامداد روز دوشنبه به وقت مرکزی ایران)، اگر همه‌چیز خوب پیشرفته باشد، گران قمیت‌ترین و پیشرفته‌ترین روبات تحقیقاتی ناسا، به نام آزمایشگاه علمی مریخ (MSL) که به نام کنجکاوی (Curiosity) نیز شناخته می شود، وارد مدار مریخ می شود تا مراحل نفس گیر فرود خود را آغاز کند. ۷ دقیقه ای که به  ۷ دقیقه وحشت معروف شده است. مجموعه مطالبی که در زیر عنوان «پرونده‌ای برای کنجکاوی» منتشر می شود به مناسبت نزدیک شدن به این رویداد هیجان انگیز است.

 —-

اگر همه چیز مطابق برنامه ریزی پیش برود، در بامداد روز ۱۶ امرداد (۶ آگوست) زمنی ها بار دیگر به مریخ حمله خواهند کرد. یا اگر دقیق تر بخواهیم بگوییم، فرستاده ای روباتی از زمین، با هدف حل برخی از اسراری که سیاره همسایه ما هنوز در دل خود نهان داشته است قدم بر این سیاره خواهد گذاشت. آزمایشگاه علمی مریخ، بزرگترین، زبردست ترین و گران ترین ماموریتی است که تا کنون به قصد کاوش سیاره سرخ عازم این سیاره شده است. واقعیت این است که مجموعه ابزارهای علمی، و سیستم های مکانیکی این ماموریت پیشرفته ترین فناوری هایی هستند که تا کنون ما برای کاوش به دنیایی دیگر اعزام کرده ایم.

روزی که این سفینه برای فرود در دهانه گیل (Gale Crater) وارد آسمان غبار آلود و سرخفام مریخ می شود به معنی واقعی کلمه در دل خود کنجکاوی را حمل خواهد کرد. «کنجکاوی» نام روبات این مریخ نورد است که به طور رسمی آن را آزمایشگاه علمی مریخ می نامند. ناسا این جدیدترین روبات مریخ نورد خود را به دنبال  برنامه فوق العاده موفق دوقلوهای مریخ نورد اسپریت و اپورچینوتی (روح و فرصت) که در سال ۲۰۰۴ بر مریخ فرود آمدند طراحی کرده است. اما کنجکاوی به مراتب بزرگتر و و بسیار تواناتر از دوقلوهای ناسا است. این روبات که اندازه ای در ابعاد یک خودرو دارد، دانشمندان را قادی می سازد تا مسافت های دورتری را بر سطح مریخ بپیمایند و اندازه گیری هایی دقیق تری نسبت به کاوش گرهای پیشین خود در این سیاره انجام دهند.

درحالیکه ناسا اسپریت، اپورچینوتی (روح و فرصت) و سوجورنر (روبات مریخ نورد کوچکی که در سال ۱۹۹۷ به همراه رهیاب مریخ قدم بر سیاره سرخ گذاشت) را به عنوان یک روبات زمین شناس طراحی کرده بود، نگاه طراحان به کنجکاوی، یک روبات میدانی اختر زیست شناس بود. این روبات به پیشرفته ترین ابزارهایی مجهز شده است که همگی وقف تحقق هدف ماموریت اصلی این مریخ نورده کرده اند و بر این مبنا طراحی شده اند: بررسی و کاوش مریخ به عنوان محیط بالقوه مناسبی برای میزبانی حیات، در گذشته یا حال.

چشم هایی بر مریخ

انجام این چنین جستجوی جامعی برای یافتن نشانه های حیات به هیچ وجه کار آسانی نیست. اما کسانی که هدایت مریخ نورد را بر عهده دارند مجموعه ای از ابزارهای علمی مناسب را برای این منظور در اختیار دارند. همانند مریخ نوردهای پیشین، کنجکاوی نیز به مجموعه ای از دوربین های دیجیتال مجهزند که در نقش چشمان این روبات، آن را در هدایت و ناوبری، جلوگیری از به درسر افتادن و همچنین جمع آوری داده های علمی یاری می دهند. یکی از چشمگیرترین این دوربین ها، دوربینی با قابلیت تصویر بردای استریو و رنگی است که به دوربین دکل (Mastcam) معروف است. این دوربین بر دکل مریخ نورد و در ارتفاع ۲ متری سطح مریخ قرار دارد. این دوربین می تواند تصاویر و فیلم هایی با کیفیت بالا (HD) تهیه کند. این دوربین می تواند جزییاتی در ابعاد ۲۲ سانتیمتر را از فاصله یک کیلومتری تفکیک کند و زمانی که به اطراف مریخ نورد نگاه کند می تواند جزییاتی در ابعاد نیم میلی متر را آشکار سازد.

دوربین هیجان انگیز دیگر این مریخ نورد، ابزاری به نام MAHLI است که می تواند تصاویری بسیار با کیفیت و میکروسکوپی را تهیه کند. این دوربین روی بازوی روباتیک مریخ نورد نصب شده است و می تواند ساختارهایی با قطر ۵۰ تا ۱۰۰ میکرومتر را تفکیک کند. اندازه ای که معادل قطر یک تار موی انسان است. با چنین جزییاتی دانشمندان قادر خواهند بود ساختارهای ظریف سنگ ها و مواد معدنی را بررسی کرده و ساختارهایی که درون ذرات خاک مریخ ایجاد شده اند و همچنین رنگ این جزییات را به دقت بررسی کنند. این اطلاعات شاید سر نخ هایی از ساختارهای معدنی و یا عملکرد و تاثیرات وجود آب در گذشته این منطقه مریخ را در اختیار دانشمندان بگذارد. این دوربین منابع نورانی متعددی دارد که به همین دلیل می تواند در روز و شب مریخ به کار خود ادامه دهد.

کن ادگت (Ken Edgett) سرپرست تیم MAHLI درباره این ابزار اینگونه توضیح می دهد:«وقتی شما در یک منطقه به بررسی زمین شناختی می پردازید و می خواهید درک اولیه ای از مواد معدنی که درون یک سنگ وجود دارد به دست آورید این سنگ را در دست می گیرید و از پشت ذره بین به آن نگاه م یکنید و با بررسی رنگ، کریستال ها و دیگر مشخصه های آن سرنخ هایی را از مواد معدنی که درون آن وجود دارد به دست می آورید» این کاری اسست که این دوربین در مریخ برای شما انجام می دهد.

غیر از این دو دوربین، کنجکاوی از ۸ سامانه دوربین های دیگر که بر عرشه آن سوار شده اند استفاده می کند. این دوربین ها دانشمندان را کمک می کند تا به ناوبری مریخ نورد بپردازند، موقعیت بازوی روباتیک را تعیین کنند ابزارهای بررسی شیمیایی را به درستی هدف گیری کنند و همچنین در هنگام فرود مریخ نورد نمایی دقیق از موقعیت و محل فرود را در شرایط فرود به دست آورند.

بقیه حس های مریخ نورد

اما مریخ نورد تنها به دوربین مجهز نیست و ابزارهای علمی چشمگیر دیگری نیز با خود دارد. مجموعه ای از این ابزارها را آن دسته از تجهیزاتی تشکیل می دهند که گروهی از طراحان آن را ابزارهای به وجود آورنده خطوط و نمودارهای پر پیچ و تاب می نامند. علت این نامگذاری هم این است که خروجی این ابزارها نمودارهای مختلف است. برای مثال طیف نگارذرات آلفا اشعه ایکس (Alpha Particle X-ray Spectrometer) یا APXS نمودارهایی را ارایه می دهد که به کمک آن عناصر سازنده یک نمونه را می توان مشخص کرد. ابزار شیمی و معدن شناسی (CheMin) نیز از پرتوهای ایکس برای تعیین ساختار شیمیایی و ساختارهای معدنی نمونه ها استفاده می کند. ابزار (ChemCam) ابزار دیگری است که به یک لیزر قوی مجهز است. با تاباندن این لیزر، مریخ نورد به تبخیر بخشی از سنگ های هدف از فاصله ۷ متری می پردازد و سپس ترکیبات شیمیایی آن را بدون آنکه حتی نیاز باشد به طور مستقیم با آن نمونه در تماس باشد، مشخص می کند.

نمایی از ابزارهایی که کنجکاوی با خود به مریخ می برد

شاید هیجان انگیز ترین ابزار در این رده، ابزاری به نام تحلیل نمونه در مریخ یا SAM باشد. این مجموعه از ۳ آزمایشگاه مینیاتوری تشکیل شده است که دقیق ترین بررسی های ممکن را در جستجوی مولکول های آلی بر سطح مریخ به انجام خواهند رساند. برای مثال اگر در و مریخ متان وجود داشته باشد، این ابزار می تواند آن را پیدا کند. اگرچه برخی از دانشمندان گمان می کنند متان ممکن است در پی رویدادهای زمین شناسی در مریخ تولید شوند، گروه دیگری به این مشکوک هستند که متان ممکن است محصول جنبی فعالیت های حیاتی گونه ای از موجودات زنده ابتدایی باشد که در زیر سطح مریخ وجود دارند. حتی اگر مریخ اکنون فاقد حیات باشد، SAM قادر است برخی از آثار انگشت شیمیایی مروبط به بقایای مولکول های ارگانیک را تشخصی دهد و به این ترتیب مشخص کند که در گذشته بر مریخ حیات وجود داشته است.

یکی از بخش های چشمگیر، محموله مریخ نورد کنجکاوی را سیستم پیچیده ای تشکیل می دهد که برای جمع آوری و انتقال نمونه ها به این آزمایشگاه های کوچک مریخ نورد مورد استفاده قرار می گیرد. این ابزارها از مته  ،بیلچه و دیگر تجهیزاتی است که در هماهنگی با هم از هدف مشخص شده نمونه برداری کرده و نمونه ها را برای بررسی به دو ابزار SAM و CheMin که درون بدنه مریخ نورد جاسازی شده اند منتقل می کند.

این مریخ نورد همچنین یک ایستگاه هوا شناسی را به سیاره سرخ می برد. این ابزار به یک سنجشگر تابش های موجود بر سطخ مریخ مجهز است که اطلاعات آن می تواند در برنامه ریزی سفرهای آینده انسان به مریخ نقش مهمی داشته باشد. همچنین یک آشکار ساز نوترون که به منظور جستجوی شواهدی از از آب و یا یخ آب در زیر سطح و یا درون ساختار سنگ ها و مواد معدنی طراحی شده است، در این مجموعه قرار دارد. در مجموع، مجموعه ای از توانمندی های متعدد و متفاوت و بی نظیری که قابلیت بررسی از راه دور و از نزدیک مواردی که مریخ نورد ممکن است بر سطح مریخ با آن ها مواجه شود، به همراه کنجکاوی عازم مریخ شده است.

محلی برای فرود

برای اینکه این مجموعه از ابزارهای بی نیر بهترین داده ها و نتایج را به دست آورند، ناسا نیاز داشت که محل مناسبی را برای فرود تعیین کند. این کار آسانی نبود. دانشمندان نمی خواستند در نهایت مریخ نورد در محلی که از نظر علمی فاقد جذابیت های لازم و کسالت بار اس فرود آیند. این سرنوشتی بود که برای مریخ نوردهای دو قلوی وایکنیگ در نیمه دهه ۷۰ میلادی رخ داد. البته در طی ۱۵ سال گذشته لشکری شامل ۴ مدارگرد، ۲ مریخ نشین و ۳ مریخ نورد تصاویر و داده هایی را از مریخ در اختیار ما قرار داده اند که دیدگاه دانشمندان درباره این همسایه آسمانی زمین که بیش از هر جسم دیگری شبیه به سیاره ما است را دگرگون کرده است.

نمایی از محل فرودهای مریخ نشین ها و مریخ نوردهای پیشین ناسا. نقاط سفید ۴ نامزد نهایی محل فرود مریخ نورد کنجکاوی را نشان یم دهد که در نهایت دهانه گیل برای این منظور انتخاب شد

حدود ۶ سال پیش ناسا از چند صد دانشمند که به بررسی مریخ مشغول بودند درخواست کرد تا پیشنهادهای خود برای محل فرود مریخ نورد کنجکاوی را ارایه کنند. این محل می بایست نه تنها سایت ایمنی برای فرود مریخ نورد به شمار می رفت که باید محلی می بود که ماموریت بتواند اهداف خود در بررسی های زمین شناسی، شیمایی، جوی و به ویژه زیست شناسی اش را تخقق بخشد.

دانشمندان پیشنهادهای خیره کننده ای را مطرح کردند. این پیشنهادهای اولیه شامل، مکان هایی در نزدیکی آب رفت های باستانی، بستر باستانی رودخانه ها و دلتای رودخانه ها گذشته مریخ بود. برخی دیگر به مکان یخچال های سابق و یا کوهستان ها و دره هایی اشاره داشتند که از نظر زمین شناختی و معدنی بسیار ارزشمند به شمار می رفت. اکثر این موارد در بردارنده فرصت های مطالعاتی بی نظیری بودند.

اما علم تنها پارامتر در انتخاب محل فرود نبود. ناسا بسیاری از پیشنهاد ها را به خاطر وجود شیب های تند، سنگ های پراکنده بزرگ و یا مقدار زیاد غبار و شن رد کرد. این موارد می توانست ماموریت را با خطر مواجه کند.

نمایی از دهانه گیل و بازه فرود مریخ نورد کنجکاوی

حتی مکان های هیجان انگیزی مانند دامنه آتشفشان های مریخی نیز به این دلیل رد شد که به دلیل ارتفاع بالای این مناطق از سطح و رقیق بودن جو در آن ممکن بود چتر فرود مریخ نورد نتواند به خوبی عمل کند و سرعت فرود را به مقدار مورد نظر کاهش دهد.

برخی دیگر از این مکان های بالقوه به دلیل هراس از زمهریر شب های مریخی از فهرست حذف شدند. دمای بسیار پایین در شب های طولانی عرض های بسیار پایین و یا بسیار بالا محدوده فرود را در اطراف استوای مریخی محدود کرد. اگرچه مریخ نورد کنجکاوی نیروی الکتریکی خود را  از راکتور واپاشی پلوتونیوم که پیشتر وایکینگ ها هم از آن استفاده کرده بودند تامین می کند، اما باز هم باید بخش عمده ای از این نیرو صرف حفظ دمای لازم ابزارهای مریخ نورد شود. در مریخ نوردهای قبلی یعنی سوجورنر، اسپریت و اپورچینوتی، برای تامین برق مریخ نورد از فناوری صفخات خورشیدی استفاده شده بود. اما در این مورد این فناوری نمی توانست مورد استفاده قرار گیرد و دلیل آن هم این بود که این صفحات نمی توانستند برق لازم تجهیزات نصب شده روی مریخ نورد و راه اندازی این مریخ نورد بزرگ را تامین کند.

برخی از اوقات به نظر می آمد که نبردی میان گروه علمی که به دنبال سایتی با حداکثر جذابیت های علمی م یگشت و این امر اغلب به معنی مکان های خطرناک برای فرود بود  و گروه مهندسی که به دنبال امن ترین نقطه برای فرود می گشت در جریان بود. اما این نبرد اگر هم وجود داشت نبردی دوستانه و مسالمت آمیز بود چون گروه علمی به خوبی می دانست بدون فرود موفق هیچ بازگشت علمی از این ماموریت در کار نخواهد بود.

سرانجام دهانه گیل

پس از ۵ سال مناظره، بحث و جلسات طولانی و مکرر، سرانجام مهندسان و دانشمندان به گزینه ای رسیدند که طرفین را راضی می کرد. کنجکاوی قرار است در دهانه گیل فرود آید. جایی در عرض ۵ درجه جنوبی، که شاهد برخورد سیارکی بزرگ در دوره باستانی سیاره بوده است. این برخورد دهانه ای به قطر ۱۵۴ کیلومتر به وجود آورده است.

درون این دهانه، کوهستانی وجود دارد که از لایه های رسوبی شکل گرفته است. به نظر می رسد این لایه های سنگی متفاوت مربوط به دوران های مختلف زمین شناسی مریخ باشند از زمانی که مریخ هنوز گرم و مرطوب بوده است تا دوره های میانی که مریخ شروع به خشک کردن کرده است و تا امروز که به این شکل که می شناسیمش در آمده است. همچنین این بلندی و نواحی دهانه گیل نشانه های معدن شناختی وجود دارد که از وجود آب در گذشته این منطقه حکایت می کند. برخی معتقدند این نشانه های  آب مربوط به آب های سطحی است که از بلندی های این منطقه به دره ها روان بوده است و برخی دیگر نیز گمان می کنند این منطقه بستر دریاچه ای باستانی بر سطح مریخ بوده است که ابعادی معادل دریاچه اونتاریو در آمریکای شمالی دارد.

در کنار این جذابیت های نکته ای که باعث شد دهانه گیل به گزینه مطلوبی برای این سفر تبدیل شود این است که در فاصله حدود ۱۰ کیلومتری این کوهستان، منطقه مسطح و یکدستی وجود داشت که برای فرود امن مریخ نورد مناسب بود. به محض اینکه مریخ نورد با موفقیت و به آرامی در این ناحیه فرود آید، هدایتگران روبات آنرا به سمت ارتفاعاتی که در بردارنده جذابیت های علمی مورد نظر دانشمندان است هدایت خواهند کرد.

دانشمندان از هم اکنون از فرصتی که برای بررسی این منطقه به دست آورده اند هیجان زده اند. سفر مریخ نورد در ارتفاعات این کوهستان مانند سفر در دل تاریخ تحول مریخ است و مارا با مدارک دست اولی از مقطعی از تاریخ مریخ روبرو می سازد که شاید شرایط برای به وجود آمدن و شکل گرفتن حیات در آن مناسب بوده باشد. به قول جیم گرین، مدیر بخش علوم سیاره ای در مقر تصمیم گیر ناسا، این منطقه ای است که هم چشم انداز دراماتیکی دارد و هم پتانسیل های زیادی برای یافته های علمی بی نظیر در دل خود پنهان کرده است.

شناور در آسمان مریخ

مهندسان ناسا در نیمه سال ۲۰۰۷ کار ساخت مریخ نورد را آغاز کردند. ساخت یک روبات که باید به سیاره دیگری سفر کرده و بر سطح آن فعالیت کند به هیچ وجه کار ساده ای نیست. مهندسان ناسا نیز در این زمینه با چالش های فراوان و محدودیت های بودجه زیادی دست و پنجه نرم کردند. پس از اینکه پروژه از تاریخ پیش بینی شده اولیه در سال ۲۰۰۹ را از دست دادند، آن را برای تاریخ پرتاب جدیدش در ۲۶ نوامبر ۲۰۱۱ آماده کردند و بدین ترتیب ماموریت ۳/۲ میلیارد دلاری ناسا از پایگاه کیپ کندی در فلوریدا و بر فراز موشک دلتا سفر خود را به سمت مریخ آغاز کرد.

اگرچه بیش از ۸ ماه طول کشید تا سفینه حامل این مریخ نورد به مریخ برسد، اما فرود این سفینه از زمان ورود به جو مریخ تا فرود بر سطح آن تنها ۷ دقیقه به طول می انجامد. کنجکاوی برای فرود موفق بر مریخ از چتر، موتورهای معکوس و «جرثقیل هوایی» استفاده می کند تا بتواند به آرامی فرود آید. مهندسان برای اینکه کنجکاوی را به سلامت بر مریخ فرود آورند مجبور شدند سیستم پیچیده ای را به جای روش آزموده شده در مریخ نوردهای اسپریت و اپورچینوتی (روح و فرصت) طراحی کنند. در آن مریخ نوردها از سیستم کیسه های هوا استفاده شد و پس از آنکه با کمک چترهای نجات سرعت فرود محموله کاهش یافت، کیسه های هوایی چون خوشه انگوری اطراف محفظه مریخ نورد را فرا گرفتند و این بسته مانند توپ بسکتبالی بارها به سطح برخورد کرد تا در مکان خود آرام گرفت اما در این مورد به دلیل وزن زیاد مریح نورد امکان استفاده از این سیستم وجود نداشت.

مریخ نورد در صبح روز دوشنبه ۱۶ امرداد (به وقت مرکزی ایران) به مریخ می رسد، این زمان  به وقت محلی در دهانه گیل اواخر بعد از ظهر است. اگر همه چیز به خوبی پیش رود مطابق برنامه کنجکاوی حداقل برای یک سال مریخی (تقریبا ۲ سال زمینی ) به کاوش مریخ خواهد پرداخت. زمانی که به نیم نگاهی به موفقیت های ماموریت های مریخ نوردهای اخیر ناسا احتمال می رود تا مدت بسیار طولانی تری تمدید شود.

اما اینکه کنجکاوی در مدت فعالیتش چه چیزی خواهد یافت هنوز مورد مناقشه است. آیا این مریخ نورد خواهد توانست نشانه هایی از حیات فعلی و یا گذشته را در لایه های رسوبی این ناحیه مریخ شناسایی کند؟ برخی از دانشمندان مشکوک و برخی امیدوارند. تمام چیزی که ما می دانیم این است که علم هرگز نخواهد توانست به این پرسش مهم که آیا ما در عالم تنها هستیم یا نه پاسخ دهد مگر اینکه انرژی و توان فوق العاده ای را صرف کاوش بیرون از سیاره مادریمان کند. مریخ یکی از بهترین گزینه ها برای چنین جستجویی است که اتفاقا در همسایگی ما در منظومه شمسی نیز قرار دارد.

برخی از دانشمندان نیز معتقدند حل مساله ای با این مهمی فراتر از توانایی های روبات های کاوشگر قرار دارد و باید در سفرهای اکتشافی انسان به مریخ پاسخی قاطع را برای آن یافت.

«مریخ به طور دایم در چشم انداز ما قرار دارد». این جمله را چارلز بولدون رییس ناسا می گوید و ادامه می دهد:« کنجکاوی نه تنها برای ما اطلاعات با ارزشی از داده های علمی را به ارمغان می آورد که نقش پیش قراولی را در سفر انسان به مریخ بازی خواهد کرد.» سفری که قطعا یکی از بزرگترین ماجراجویی های انسان خواهد بود.

ترجمه آزاد از مقاله جیم بل / ماهنامه آسترونومی / آگوست ۲۰۱۲

مطالب قبلی پرونده ای برای کنجکاوی

– «کنجکاوی» بهانه ای برای تحریک کنجکاوی دیگران

– ۷ دقیقه وجشت را در خانه تجربه کنید

– گفتگو با مهندس دارا صباحی از مهندسان ارشد پروژه مریخ نورد کنجاوی

دیدگاه‌ها

  1. بنام ایران
    کودکانه وبلکه احمقانه بنظر میایدکه درمیان آن یکصدمیلیارد کهکشانی که دانشمندان ادعای وجودآنرا دارندهیچ جانداری نداشته باشد وفقط جایگاه مشتی خاک وسنگ وگردوغبار فضایی باشد وفقط این زمین که خودمتاثر وتحت جاذبه خورشیداست دارای چنین تنوع حیاتی شده است!

  2. بازتاب: آیا تاکنون در اکتشافات فضایی اثری از حیات در فضا یافت شده است

پاسخی بگذارید

*

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.