رازهای مریخ برملا شد: گذر کاوشگر ناسا از سیاره سرخ، دانشمندان را شگفت‌زده کرد!

فضاپیمای Europa Clipper ناسا در مسیر طولانی خود به سمت قمر یخی اروپا (Europa) در مدار سیاره مشتری، به تازگی با عبور نزدیک از کنار سیاره مریخ (Mars)، تصاویر مادون قرمز (infrared) خیره‌کننده‌ای از این سیاره سرخ ثبت کرده است. این پرواز کنار مریخ که در تاریخ ۱۱ اسفند ۱۴۰۲ (۱ مارس ۲۰۲۴) انجام شد، دو هدف را دنبال می‌کرد: تنظیم مسیر (trajectory) فضاپیما و کالیبره کردن یک ابزار علمی حیاتی برای مطالعه اقیانوس پنهان اروپا.

پروازی دقیق برای ماموریتی دقیق

این فضاپیما در ارتفاع تنها ۸۸۴ کیلومتری از سطح مریخ عبور کرد. طی این مانور کوتاه اما حیاتی، Europa Clipper بیش از هزار تصویر مادون قرمز سیاه و سفید را با سرعت یک فریم در ثانیه در طول ۱۸ دقیقه جمع‌آوری کرد. این تصاویر از تاریخ ۱۶ اردیبهشت ۱۴۰۳ (۵ می ۲۰۲۴) به زمین (Earth) ارسال شدند و بعداً با رنگ‌بندی بر اساس دما (temperature) مشخص شدند—رنگ قرمز نشان‌دهنده مناطق گرم‌تر و رنگ آبی نشان‌دهنده مناطق سردتر است.

دانشمندان ناسا از این فرصت برای آزمایش سیستم تصویربرداری حرارتی اروپا (Europa Thermal Imaging System) یا E-THEMIS، یک دوربین مادون قرمز که نقش اصلی را در نقشه‌برداری از دمای سطح اروپا ایفا خواهد کرد، استفاده کردند. به گفته فیل کریستنسن (Phil Christensen) از دانشگاه ایالتی آریزونا (Arizona State University)، محقق اصلی این ابزار، هدف این بود که «تصاویری از یک جرم آسمانی که به خوبی آن را می‌شناسیم، ثبت کنیم و مطمئن شویم که مجموعه داده‌ها دقیقاً همان‌طور که باید، بر اساس ۲۰ سال مستندسازی مریخ توسط ابزارهای مختلف، به نظر می‌رسد.»

مطابقت دادن داده‌ها با یک استاندارد شناخته شده

برای اطمینان از عملکرد صحیح ابزار، تیم تحقیقاتی تصاویر مادون قرمز جدید را با داده‌های حرارتی (thermal) قدیمی‌تر به دست آمده از مدارگرد Mars Odyssey ناسا مقایسه کردند. فضاپیمای Odyssey که در سال ۱۳۸۰ (۲۰۰۱) پرتاب شد، دارای یک دوربین مشابه به نام THEMIS است که بیش از دو دهه است مریخ را در طیف مادون قرمز حرارتی ثبت می‌کند. در طول پرواز Europa Clipper از کنار مریخ، تیم Odyssey برنامه تصویربرداری خود را با این رویداد همگام کرد و داده‌ها را قبل، در حین و بعد از عبور ثبت کرد تا امکان تطبیق دقیق (cross-referencing) فراهم شود.

این مقایسه فراتر از یک بررسی معمول است. E-THEMIS در نهایت برای اسکن پوسته یخی اروپا به منظور یافتن ناهنجاری‌های حرارتی (thermal anomalies) استفاده خواهد شد—ویژگی‌هایی که می‌توانند نشان‌دهنده فعالیت‌های اخیر یا اقیانوس‌های زیرسطحی (subsurface) نزدیک‌تر به سطح نسبت به باورهای قبلی باشند. به گفته کریستنسن: «اگر اروپا یک مکان واقعاً فعال باشد، این شکاف‌ها گرم‌تر از یخ‌های اطراف خواهند بود، زیرا اقیانوس به سطح نزدیک می‌شود.»

آزمایش ابزارها فراتر از دوربین

رویارویی با مریخ همچنین به مهندسان این فرصت را داد تا برای اولین بار سیستم رادار (radar) فضاپیما را در شرایط واقعی آزمایش کنند. این رادار از آنتن‌ها و طول موج‌های بسیار بزرگی استفاده می‌کند که امکان آزمایش کامل آنها قبل از پرتاب وجود نداشت. داده‌های اولیه حاصل از این آزمایش نشان می‌دهند که تمامی اجزای رادار مطابق انتظار عمل کرده‌اند، اگرچه تجزیه و تحلیل دقیق هنوز در دست انجام است.

این سیستم رادار برای مطالعه ضخامت پوسته یخی اروپا (icy crust) و تعاملات آن با اقیانوس زیرین طراحی شده است. دانشمندان با ترکیب داده‌های رادار با تصاویر حرارتی، قصد دارند درک جامعی از زمین‌شناسی (geology) این قمر به دست آورند و پتانسیل سکونت‌پذیری (habitability) آن را ارزیابی کنند.

آزمایش ابزارهای ارتباطی و گرانشی

فراتر از تصویربرداری و رادار، این پرواز به تیم ناسا اجازه داد تا سیستم مخابراتی (telecommunications) فضاپیمای Europa Clipper را تحت تأثیر میدان گرانشی مریخ (Mars’ gravity) آزمایش کند. این فضاپیما در حین حرکت در میدان گرانشی، سیگنال‌هایی را به زمین ارسال کرد، که تمرینی برای تکنیک‌هایی است که در طول پروازهای آینده خود از کنار اروپا برای اندازه‌گیری تغییرات گرانشی از آن استفاده خواهد کرد.

استفاده موفقیت‌آمیز از گرانش مریخ بخشی از یک استراتژی بزرگ‌تر ناوبری است. Europa Clipper که در تاریخ ۲۳ مهر ۱۴۰۳ (۱۴ اکتبر ۲۰۲۴) از مرکز فضایی کندی (Kennedy Space Center) با موشک SpaceX Falcon Heavy پرتاب شد، اکنون در یک مسیر ۲.۹ میلیارد کیلومتری (۱.۸ میلیارد مایلی) به سمت مشتری قرار دارد. مریخ اولین کمک گرانشی (gravitational assists) را فراهم کرد و دومی نیز از زمین در سال ۱۴۰۵ (۲۰۲۶) برنامه‌ریزی شده است تا سرعت کاوشگر را بیشتر به سمت مقصد (destination) نهایی خود افزایش دهد.

به سوی یک اقیانوس یخی دوردست

فضاپیمای Europa Clipper پس از رسیدن به سیاره مشتری (Jupiter) در سال ۱۴۰۹ (۲۰۳۰)، یک سال را صرف ورود به مدار این سیاره خواهد کرد و سپس مجموعه‌ای از ۴۹ پرواز نزدیک از کنار اروپا را آغاز می‌کند. این ماموریت به بررسی ترکیب (composition)، زمین‌شناسی سطح و اقیانوس زیرسطحی (subsurface ocean) این قمر خواهد پرداخت و بررسی خواهد کرد که آیا شرایط لازم برای وجود حیات در زیر پوسته یخی وجود دارد یا خیر.

این فضاپیما توسط آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا (Jet Propulsion Laboratory) در جنوب کالیفرنیا مدیریت می‌شود و آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory) در مریلند از توسعه آن پشتیبانی می‌کند. تیم‌هایی از چندین مرکز ناسا، از جمله گودارد (Goddard)، مارشال (Marshall) و لنگلی (Langley) در ساخت و مدیریت این ماموریت مشارکت داشته‌اند، که بخشی از تلاش گسترده‌تر ناسا برای اکتشاف منظومه شمسی خارجی (outer solar system) است.

با تکمیل پرواز Europa Clipper از کنار مریخ و بازگشت موفقیت‌آمیز داده‌های اولیه، این فضاپیما یک گام دیگر به آشکار کردن آنچه در زیر پوسته یخ‌زده اروپا نهفته است، نزدیک‌تر می‌شود.

منبع