ناسا در تلاش برای یافتن ردپای حیات و نشانه‌هایی از محیط سازگار با زندگی انسان، مأموریت جدیدی با نام «اروپا کلیپر» را اغاز می‌کند. این مأموریت در یکی از قمرهای سیاره مشتری با نام «اروپا» کاوش می‌کند تا اشکار شود اقیانوس‌ زیرزمینی آن شرایط را برای سکون فراهم می‌کند یا خیر. سال ۱۶۱۰ «گالیلئو گالیله» این قمر سیاره مشتری را کشف کرد. این قمر یکی از امیدوارکننده‌ترین مکان‌ها در منظومه شمسی برای جست‌وجوی حیات فرازمینی است. در این مقاله، مأموریت اروپا کلیپر، اهداف، زمان اغاز و ابزار آن را بازدید می‌کنیم.

مأموریت اروپا کلیپر چه وقتی اغاز می‌شود؟

فضاپیمای ۵ میلیارد دلاری اروپا کلیپر قرار است ۶ اکتبر ۲۰۲۴ (۱۵ مهر ۱۴۰۳) از مرکز فضایی کندی در فلوریدا، سوار بر موشک «فالکون هوی» شرکت «اسپیس ایکس» داخل فضا شود. این فضاپیما می‌تواند ابتدا به سمت مریخ برود تا از گرانش آن برای شتاب‌گرفتن منفعت گیری کند.

۹ اسفند ۱۴۰۴، اروپا کلیپر به پشتیبانی گرانش سیاره سرخ در مسیر حرکت خود به‌سمت زمین می‌آید تا از گرانش زمین نیز در حرکت به‌سمت مشتری منفعت گیری کند. ناسا توضیح می‌دهد مطابق برنامه‌ریزی‌های انجام‌شده، فضاپیما ۱۰ آذر ۱۴۰۶، بعد از آنکه از گرانش زمین نیز برای شتاب‌ پشتیبانی گرفت، با شدت بالا به‌سمت سیاره مشتری می‌رود. دانشمندان این مسیر را که در آن از گرانش ۲ سیاره مریخ و زمین منفعت گیری می‌شود، «مسیر پشتیبانی گرانشی مریخ-زمین» یا «MEGA» می‌نامند.

فضاپیمای اروپا کلیپر چه وقتی به سیاره مشتری می‌رسد؟

دانشمندان ناسا در مقاله‌شان که در مجله «راهنمای کنترل و دینامیک» انتشار کرده‌اند، توضیح داده‌اند فضاپیمای این مأموریت ۲۲ فروردین ۱۴۰۹ به مشتری خواهد رسید. در حقیقت، در این زمان فضاپیما داخل مدار حلقوی شکلی به دور این سیاره گازی غول‌پیکر می‌شود.

به حرف های آزمایشگاه فیزیک جوی و فضایی دانشگاه «کلرادو بولدر»، یک سال طول می‌کشد تا این فضاپیما مدارش را دور مشتری تنظیم کند و به اروپا نزدیک شود تا ۵۰ پرواز مداری خود را انجام دهد.

فضاپیمای اروپا کلیپر به‌علت خطر تشعشعات، به‌جای اروپا دور سیاره مشتری می‌چرخد اما اطلاعات مرتبط با اروپا را ثبت می‌کند. سیاره مشتری ده‌ها قمر دارد؛ ۴ قمر بزرگ این سیاره گازی غول‌پیکر قمرهای «گالیله» شناخته خواهد شد و به‌ترتیب فاصله عبارت‌اند از: «آیو»، «اروپا»، «گانیمد» و «کالیستو».

ناسا توضیح می‌دهد که اروپا دومین قمر بزرگ سیاره مشتری است و داخل لایه‌ای از اتمسفر این سیاره به نام «مگنتوسفر» قرار دارد؛ این اتمسفر پوشش مغناطیسی عظیمی است که میدان مغناطیسی قوی سیاره مشتری آن را تشکیل می‌کند. ذرات باردار به‌شکل پلاسما در اطراف مگنتوسفر وجود دارند که می‌توانند با انرژی خود، به ابزار فضاپیما صدمه برسانند یا حتی خود فضاپیما را سوراخ‌ کنند.

به این علت، فضاپیما مداری بیضوی اطراف مشتری را پیش می‌گیرد تا از تشعشعات در امان بماند. این کار علاوه‌براین به فضاپیمای اروپا کلیپر اجازه می‌دهد در هر بار نزدیک شدن به قمر اروپا تکه مختلفی از سطح آن را بازدید کند.

اندازه‌گیری‌های قبل و همانند‌سازی‌های انجام‌شده عمق اقیانوس اروپا را به‌صورت متغیر بین ۵۰ تا ۱۵۰ کیلومتر تخمین می‌زنند. ضخامت پوسته یخ نیز به گمان زیادً ۵ تا ۴۰ کیلومتر است. در نظر داشته باشید که برخی ویژگی‌های سطحی همانند دما، شکل دهانه‌های روی یخ و ویژگی‌های زمین‌شناختی می‌توانند بر ضخامت‌ پوسته تأثیر بگذارند.

چرا اروپا اهمیت دارد؟

ناسا فضاپیمایی برای تحقیق در اروپا می‌فرستد؛ چون یکی از امیدوارکننده‌ترین مکان‌ها در منظومه شمسی برای یافتن حیات فرازمینی است. پیش‌ازاین، چندین مأموریت ازجمله: «پایونیر ۱۰»، «پایونیر ۱۱»، «وویجر ۱»،‌ «وویجر ۲»، «گالیله»، «جونو»، «کاسینی» و «نیوهرایزنز» شواهدی محکمی جمع‌آوری کرده‌اند که مشخص می کند اروپا اقیانوس عظیمی داخل خود دارد. منظور از داخل پوسته عظیمی از یخ است که ۳ تا ۳۰ کیلومتر ضخامت دارد.

اخترشناسان از خودشان می‌پرسند آیا جایی که آب وجود دارد، امکان پذیر حیات نیز وجود داشته باشد؟ اروپا در پروازهایش به دور اروپا ضمن جواب به این سوال، می‌کوشد به این سوال نیز جواب بدهد که شرایط اقیانوس اروپا برای آن نوع از زندگی که می‌شناسیم مناسب است یا خیر؟

همان گونه که می‌دانید آب منشأ حیات است و اقیانوس‌ها می‌توانند اطلاعات بسیاری درمورد تاریخچه زمین خود (اروپا) در اختیار دانشمندان قرار دهند. اقیانوس اروپا به گمان زیادً با بستری صخره‌ای در تماس است؛ می‌توان انتظار عکس العمل‌های شیمیایی داشت، همانند عکس العمل‌های گرمایی که در اکوسیستم‌های دریایی زمین مشاهده می‌کنیم.

تشعشعات شدید مشتری نیز تبدیل تشکیل «اکسیدان» می‌شود. میکروب‌ها به اکسیدان‌ها نیاز دارند، همانند این که چطور فرایند سوختن روی زمین به اکسیژن نیاز دارد. وجود اکسیدان‌ تبدیل تولد میکروب‌ها می‌شود که خود نوعی حیات است. اکسیدان‌ها همراه گازهای تولیدشده در سطح سیاره می‌توانند عناصر الزامی برای راه اندازی‌ و بقای حیات را فراهم کنند.

اروپا کلیپر به جستوجو چه نشانه‌هایی از قابلیت سکونت خواهد می بود؟

در حقیقت برای جواب به این سوال باید او گفت اروپا کلیپر تلاشی برای فهمیدن بهتر اروپا و حیات آن با یافتن هر نوع ردپایی است. در تخمین‌ها برآورد شده است که مکان‌های فرد دیگر همانند قسمت‌های ذوب‌شده پوسته یخی نیز امکان پذیر قابل‌سکونت باشند و اگر بتوان آن‌ها را اشکار کرد، زیاد مورد قیمت خواهند می بود.

با ترکیب اندازه‌گیری‌های میدان گرانشی، میدان مغناطیسی و اندازه‌گیری‌های که رادارها انجام خواهند داد، می‌توانیم ویژگی‌های اقیانوس‌ را به دست بیاوریم. برای مثالً می‌توانیم بفهمیم عمق اقیانوس چه مقدار است؟ چه موادی در داخل آب اقیانوس حل شده‌اند و ضخامت پوسته یخ چه مقدار است؟

این چنین با این اندازه‌گیری‌ها می‌توانیم نوع نمک حل‌شده در آب را گمان بزنیم. با قراردادن همه اطلاعات اقیانوس در کنار یکدیگر، می‌توانیم مقدار زیست‌پذیری اقیانوس را در قیاس با زمین تخمین بزنیم.

فضاپیمای اروپا کلیپر چه ویژگی‌هایی دارد؟

اروپا کلیپر بزرگ‌ترین فضاپیمایی خواهد می بود که ناسا تا بحال به منظومه سیاره‌ای فرد دیگر پرتاب کرده است. ابعاد بزرگ این فضاپیما به‌خاطر آرایه پنل خورشیدی بزرگ آن است که درصورت استقرار نزدیک به ۳۰ متر -زیاد تر از یک زمین تنیس- طول دارد. این آرایه‌ها به این علت بزرگ‌اند که فاصله مشتری تا خورشید زیاد زیاد است، بعد به آرایه‌های بزرگ‌تری برای دریافت حجم کافی از انرژی خورشید نیاز است. در حقیقت مشتری نسبت به زمین ۵ برابر از خورشید دورتر است و پرتوهای خورشید در این سیاره ۲۵ برابر ضعیف‌تر از آن چیزی است به زمین می‌رسد؛ به همین علت، برای جمع‌آوری نور خورشید به قدر کافی برای فراهم انرژی فضاپیما به مساحت بیشتری از آرایه‌ها نیاز است.

تکه دیگر فضاپیما بدون آرایه‌ها، ۵ متر ارتفاع دارد. جرم خشک اروپا، جرم آن بدون احتساب حجم سوخت، ۳۲۴۱ کیلوگرم است. مطابق حرف های ناسا، اروپا کلیپر زمان پرتاب که مخازنش پر از سوخت است، نزدیک به ۶ هزار کیلوگرم جرم خواهد داشت.

برای محافظت از فضاپیما در برابر تشعشعات خطرناک محیط نزدیک سیاره مشتری، وسایل الکترونیکی اروپا درون طلقی زرهی با دیواره‌های آلمینیومی به ضخامت ۹ میلی‌متر قرار گرفته‌اند. فضاپیماها نسبت به انسان عکس العمل متغیری به تشعشع دارند. بر پایه نمودار «XKCD» که مقدار تابش را مشخص می کند، فضاپیمای اروپا کلیپر نزدیک به 6 تا ۱۰ برابر دوز کشنده‌ای انسان را تحمل می‌کند. اگرچه این مقدار تابش برای فضاپیما ناچیز است اما در نظر بگیرید که تجهیز فضاپیما و مقاوم‌کردن آن برای تحمل این مقدار از تابش به کار تیمی گروه بزرگی از مهندسان و دانشمندان نیاز دارد.

ابزارهای علمی اروپا کلیپر

در فضاپیمای اروپا کلیپر ابزارهای علمی بسیاری وجود دارند که برای توصیف قمر اروپا به کار می‌روال. سیستم تصویربرداری اروپا که «EIS» (با تلفظ آیس به معنی یخ) نامیده می‌شود، شامل ۲ دوربین ۸ مگاپیکسلی با زاویه باز است که می‌تواند ۹۰ درصد از سطح اروپا را با وضوح حداقل ۱۰۰ متر در هر پیکسل عکس کند. ناسا می‌گوید میانه نزدیک‌ترین پروازها، وقتی که فضاپیما تا فاصله ۲۵ کیلومتری به سطح نزدیک شود، وضوح عکس به اندازه ۰.۵ متر در هر پیکسل خواهد می بود.

سیستم تصویربرداری «نشر حرارتی اروپا» یا «E-THEMIS»، سطح اروپا را در نور مادون قرمز مشاهده می‌کند و به‌جستوجو مناطق گرم‌تری می‌گردد که می‌تواند وجود آب مایع نزدیک‌تر به سطح را نشان دهد.

طیف‌سنج تصویربرداری نقشه‌برداری برای اروپا «MISE» ابزار فرد دیگر است که می‌تواند نور منعکس‌شده از سطح اروپا را به یک طیف تبدیل کند. هر خط تیره یا خطوط انتشار کردن روشن در طیف، وجود مولکول‌های خاصی همانند مولکول‌های آلی که برای حیات مهم می باشند این چنین یخ‌ها و نمک‌های گوناگون که می‌توانند نشانه‌هایی از ترکیب اقیانوس زیرزمینی را مشخص می کند.

طیف‌نگار فرابنفش اروپا «Europa-UVS» این چنین نور را از سطح اروپا به طول موج‌های اجزای آن تجزیه می‌کند؛ در این مورد، نور ماوراء‌بنفش. مجدد به جستوجو خطوط انتشار کردن و جذب در طیف می‌گردیم که ترکیب مولکولی یخ سطحی را مشخص می کند. این ابزار این چنین به‌جستوجو بخار آب است که از طریق دریچه‌های سطح یخ به محیط پاشیده می‌شود. این جت‌ها را قبلاً تلسکوپ فضایی هابل شناسایی کرده می بود.

طیف‌سنج جرمی «MASPEX» ستون‌های آب در اروپا را که از شکاف یخ به بیرون پرتاب خواهد شد، بازدید می‌کنند. در حقیقت این طیف‌سنج گازهای این ستون‌ها را زمان عبور فضاپیما از بین آن‌ها جمع‌آوری می‌کند. MASPEX این گازها را تجزیه‌وتحلیل می‌کند و به‌جستوجو مولکول‌های آلی است که می‌توانند بلوک‌های سازنده حیات باشند یا مولکول‌هایی که منبع غذایی حیات میکروبی در نظر گرفته شوند.

«تحلیلگر جرم سطحی گردوغبار» یا «SUDA» موادی را که از اروپا بیرون می‌آیند، مطالعه می‌کند. در این مورد، بمباران دائمی ریزشهاب‌سنگ‌ها از سطح منفجر خواهد شد. به حرف های ناسا، هرچند اجرام کوچکی جهت این برخوردها می‌شود، هر لحظه نزدیک به ۵۰۰ کیلوگرم از مواد سطحی فرّار اروپا را در جو ضعیفش، «اگزوسفر»، شناور می‌کند. مطالعه این ذرات ریز یخ و گردوغبار راهی برای برسی مستقیم مواد سطحی بدون نیاز به فرود روی سطح است.

ابزار فرد دیگر با نام «اقیانوس تا سطح نزدیک» یا «REASON» راداری یخ‌نفوذ است که زیر سطح اروپا را بازدید می‌کند و به‌جستوجو پژواک راداری از اقیانوس یا حفره‌های آب مایع در پوسته یخی است. این ابزار ضخامت پوسته، عمق اقیانوس و سرنخ‌هایی درمورد ساختار پوسته یخی را بر پایه بازتاب‌های رادار تخمین می‌زند.

ابزار «مغناطیس‌سنج اروپا» یا «ECM» نیز می‌تواند با مطالعه میدان مغناطیسی که مغناطیس کره عظیم مشتری در اقیانوس شور اروپا به وجود اورده است، جزئیات عمق و شوری اقیانوس و ضخامت پوسته یخ را اشکار کند. همان گونه که مشتری حول محور خود می‌چرخد، مگنتوسفر نیز می‌چرخد ​​و تغییرات وقتی در مگنتوسفر بر میدان مغناطیسی القایی در اروپا تأثیر می‌گذارد. با بازدید این تغییرات، تیم ECM امیدوار است اطلاعاتی از اقیانوسی که میدان مغناطیسی در آن القا می‌شود، به دست آورد.

ابزار «پلاسما برای صوت مغناطیسی» یا «PIMS» نیز چگونگی تعامل اروپا با مگنتوسفر مشتری و پلاسمای حاضر در آن را مطالعه می‌کند. PIMS به‌جستوجو جایی است که میدان مغناطیسی اروپا مغناطیس‌کره را منحرف می‌کند. این ابزار نیز اطلاعات بیشتری درمورد عمق اقیانوس، رسانایی آن و ضخامت پوسته یخی فراهم می‌کند. (میدان مغناطیسی اروپا بسته به عمق اقیانوس حرکت متغیری خواهد داشت.)

اروپا کلیپر علاوه‌بر منفعت گیری از این ابزار، آزمایش «Gravity/Radio Science» را نیز انجام خواهد داد. با منفعت گیری از آنتن‌های رادیویی روی زمین و اروپا کلیپر، دانشمندان می‌توانند میدان گرانشی اروپا را اندازه بگیرند. آن‌ها این کار را با اندازه‌گیری تاثییر گرانش مشتری روی شکل اروپا انجام خواهند داد؛ چون اروپا در مداری بیضوی دور مشتری می‌گردد و وقتی که در فاصله نزدیک‌تری نسبت به مشتری قرار دارد، مسلماً اثرات میدان گرانشی متفاوت است. دانشمندان با اندازه‌گیری چگونگی تأثیر سیگنال‌های رادیویی زمان عبور از این میدان گرانشی متغیر، مقدار انعطاف‌پذیری درونی اروپا را بهتر فهمیدن خواهند کرد. هرچه زیاد تر خم شود، اقیانوس عمیق‌تر و پوسته یخی نازک‌تر است.

اهداف علمی مأموریت

این مأموریت ۳ مقصد مهم را جستوجو می‌کند: تعیین ضخامت پوسته یخی و فهمیدن مقدار تعامل اقیانوس با سطح، تجزیه‌وتحلیل ترکیبات اقیانوس برای فهمیدن این که واقعاً مواد راه اندازی‌دهنده و نگه داری حیات را دارد یا خیر و نهایتاً نقشه‌برداری از اروپا با مقصد جستوجو‌کردن نشانه‌هایی از فعالیت‌های تکتونیکی تازه و یافتن مناطقی است که به گمان زیادً توده‌های بخار آب از آن بیرون بیاید؛ چون این نواحی می‌توانند اطلاعات بیشتری درمورد عمق اقیانوس به ما بدهند.

دانشمندان سیاره‌شناسی فکر می‌کنند اقیانوس اروپا می‌تواند ۲ برابر زیاد تر از مجموع همه اقیانوس‌های زمین حاوی آب باشد. آن‌ها فکر می‌کنند احتمالا در حد فاصل هسته سنگی اروپا و بستر دریا، دریچه‌های گرمایی وجود داشته باشد که در قالب منبع انرژی برای حیات میکروبی بالقوه عمل می‌کنند.

سطح بدون هوای اروپا سرد است؛ ظهر به دمای منفی ۱۴۳ درجه سانتیگراد در استوا می‌رسد. در این حالت، نمک در دریا همانند ضدیخ عمل می‌کند که می‌تواند شرایط را برای حیات فراهم کند.

خلاصه می‌توان او گفت مقصد مأموریت اروپا کلیپر تعیین قابل‌سکونت بودن اقیانوس‌های اروپاست. دانشمندان امیدوارند باتوجه‌به داده‌هایی که در این مأموریت جمع‌آوری می‌شود، ردپایی شوق‌انگیز از حیات اشکار کنند و به این سوال جواب دهند که آیا اروپا می‌تواند خانه دوم انسان باشد؟