شنبه, اردیبهشت ۲۰, ۱۴۰۴

مأموریت سایکی ناسا | کاوش سیارک غنی از فلز سایکی برای اولین‌بار

مریم یزدانی
13 Min Read


درون کمربند سیارکی دنیایی نهان است؛ پر از فلز؛ جایی که سطح آن امکان پذیر میزبان صخره‌ها و دهانه‌هایی از آلیاژهای آهن باشد. هیچ‌کس نمی‌داند این سیارک که در تصاویر تلسکوپی چیزی زیاد تر از یک نقطه نورانی نیست، چه ظاهری دارد. نام آن سایکی (Psyche) است. می‌تواند تنها توده‌ای از سنگ و فلز باشد. اما این چنین می‌تواند مزین باشد به دنیایی از شگفتی‌های غیرزمینی؛ از جریان‌های منجمد ماده مذاب زرد تا پیچک‌هایی از آهن جامد که سر به آسمان می‌گذارند؛ همانند منظره آسمان‌خراش‌هایی مواج در افق.

«هنری استون» (Henry Stone)، از آزمایشگاه پیشران جت ناسا و مدیر پروژه مأموریت تازه، می‌گوید دانشمندان امیدوارند که سایکی «چیزی واقعاً شگفت» باشد.

مأموریت ناسا که نام آن نیز سایکی است، بعد از تأخیری طویل، در ۱۳ اکتبر (۲۱ مهرماه) از مرکز فضایی کندی در ایالت فلوریدای آمریکا، با یک راکت فالکون هوی اسپیس‌ایکس به فضا پرتاب شد. این پرتاب باری سنگین و طویل را از دوش تیم مأموریت برداشت.

هنگامی فضاپیمای سایکی ناسا به سیارک مقصد خود، دنیایی مرموز از فلز، برسد، مناظری را خواهد دید که همانند به هیچ‌کدام از مناظری که پیش‌تر دیده‌ایم نیستند.
NASA/JPL-CALTECH/ARIZONA STATE UNIV./SPACE SYSTEMS LORAL/PETER RUBIN
فضاپیمای سایکی ناسا
فضاپیمای سایکی در یک اتاق تمیز در آزمایشگاه پیشران جت ناسا در پاسادینا کالیفرنیا در تاریخ ۱۸ آگوست ۲۰۲۱ (۲۷ مردادماه ۱۴۰۰).
NASA/JPL-CALTECH

«جیم بل» (Jim Bell)، نایب بازرس ارشد و دانشمند سیاره‌ای از دانشگاه ایالتی آریزونا می‌گوید: «شما محموله مورد قیمت خود را برمی‌دارید و آن را بالای یک بمب می‌نشانید.» او سابقه کار روی چند مأموریت فضایی را دارد: «هنگامی راکت از سکو بلند می‌بشود، دوست دارید آواز بخوانید، دوست دارید برقصید و هم‌زمان می‌خواهید بالا بیاورید.»

این فضاپیما هفت‌خوان خود را در منظومه شمسی اغاز کرده است و درنهایت در سال ۲۰۲۹ به سیارک فلزی مرموز می‌رسد.

«پل برن» (Paul Byrne)، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس می‌گوید: «ما نمی‌دانیم این [سیارک] چه ظاهری خواهد داشت. تا هنگامی به آن نرسیده‌ایم، فردی چه می‌داند که قرار است چه چیزی ببینیم؟»

این مأموریت به سرپرستی دانشگاه ایالتی آریزونا و آزمایشگاه پیشران جت ناسا، اولین تلاش انسان برای کاوش یک سیارک فلزی است. این تلاش به دانشمندان پشتیبانی خواهد کرد تا تولد آتشین منظومه شمسی را بهتر بفهمند. اما در این مرحله، همه‌چیز درمورد مأموریت سایکی، به‌جز این که این چنین مأموریتی وجود دارد، یک راز است.

«لیندی الکینز-تنتون» (Lindy Elkins-Tanton)، بازرس ارشد مأموریت و یک دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه ایالتی آریزونا می‌گوید: «بزرگ‌ترین آرزوی من این است که سایکی تماماً ما را غافلگیر کند.»

یاغیان کمربند سیارکی

سیارک‌های بین مدارهای مریخ و مشتری به‌طور کلی به سه دسته تقسیم خواهد شد: نوع سنگی با مقداری فلز (نوع S)، سیارک‌های سنگی با رس و دیگر ترکیبات کربن‌دار (نوع C) و آن‌هایی که گمان می‌رود فلز زیاد بسیاری دارند (نوع M). تقریباً هشت درصد سیارک‌ها در کمربند سیارکی از نوع M می باشند؛ این یعنی آن‌ها نادر، کنجکاوی‌برانگیز و کاوش‌نشده می باشند.

سریعترین موتور جستجوگر خبر پارسی – اخبار لحظه به لحظه از معتبرترین خبرگزاری های پارسی زبان در آفتاب شرق

در سال ۱۸۵۲، «آنیباله د گاسپاریس» (Annibale de Gasparis)، اخترشناس ایتالیایی، سیارکی ۲۷۰ کیلومتری کشف کرد و نام آن را با الهام از الهه روح در یونان، سایکی گذاشت. چند دهه سپس، دانشمندان از روی درخشش این سیارک گمان زدند که نوع آن M و با آهن زیاد و مقداری نیکل است.

سیارک سایکی
یک عکس ساختگی از سیارک ۲۷۰ کیلومتری سایکی که در کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری قرار دارد.
PETER RUBIN, NASA/JPL-CALTECH/ASU

بل می‌گوید: «هنگامی [دانشمندان] نورهای رادیویی به آن می‌تابانند، نورها با چنان شدتی بازمی‌گردند که انگار از یک آینه فلزی منعکس شده‌اند نه یک سنگ ناهموار.» تغییرات کوچک مدار سایکی و دیگر سیارک‌های نزدیک به آن می‌گویند که این سیارک زیاد چگال است و احتمالا همان گونه که در ابتدا فکر می‌شد، تقریباً همه آن از جنس فلز باشد.

در این صورت، سایکی حتی با استانداردهای سیارک‌های نوع M نیز یک جرم زیاد شگفت است و دانشمندان داستان‌های مختلفی برای منشأ آن ساخته‌اند.

یک مورد وسوسه‌انگیز این است که این سیارک قلب یک دنیای تقریباً بزرگ است؛ هسته فلزی سیاره‌ای که موفق نشد متولد بشود. الکینز-تنتون می‌گوید: «بهترین راهی که برای ساخت یک توده فلزی بزرگ می‌شناسیم راه اندازی یک بدنه مادر و تشکیل یک هسته فلزی است.» این فرایندی است که زمان شکل‌گیری سیاره‌های سنگی رخ می‌دهد که در آن عناصر سنگین‌تر درون یک کره به اعماق سقوط می‌کنند.

هیچ‌کس تابه‌حال هسته یک سیاره را ندیده است. آن‌ها را تنها می‌توان با منفعت گیری از امواج لرزه‌ای قوی یا با مطالعه تکان‌های سیاره در مدار خود به‌طور غیرمستقیم حس کرد. برندن جانسون (Brandon Johnson)، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه پردو می‌گوید: «ما نمی‌توانیم هسته هیچ‌کدام از بدنه‌های سیاره‌ای را ببینیم. اما احتمالا بتوانیم در سایکی ناظر این چنین چیزی باشیم و این واقعاً شوق‌انگیز است.»

وجود یک هسته آشکار به این معنی است که پوسته و گوشته سیاره مادر در یک برخورد غول‌آسا جدا شده‌اند. جانسون می‌گوید: «اگر سایکی بدنه‌ای بوده که به یک سیاره بزرگ‌تر برخورد کرده، به گمان زیادً در همان یک برخورد قسمت بزرگی از گوشته‌اش را از دست داده است.»

یک گمان دیگر این است که سایکی زیاد نزدیک به خورشید شکل گرفته باشد؛ جایی که مواد سطح آن همانند کاغذهای تزئینی به بیرون دمیده شده و تنها هسته مقاوم‌تر آن باقی مانده است. بل می‌گوید: «این یک علت است که چرا عطارد یک هسته آهنی بزرگ دارد.» اما اگر سایکی آنجا متولد شد، چطور به کمربند سیارکی فراتر از مریخ رسید؟

این سوال بخشی از یک معمای کلی‌تر است که دانشمندان سیاره‌ای می‌خواهند از سایکی برای حل آن منفعت گیری کنند: الکینز-تنتون می‌پرسد: «مواد در ابتدا کجا شکل گرفتند و چطور از کمربند سیارکی سر درآوردند؟ من فکر می‌کنم که ما درمورد قسمت‌های بزرگی از آن فرایند هیچ ایده‌ای نداریم.»

فضاپیمای سایکی ناسا
تکنسین‌ها یکی از دو آرایه خورشیدی متصل به فضاپیمای سایکی را جمع می‌کنند. ۲۵ جولای ۲۰۲۳ (۳ مردادماه ۱۴۰۲)، درون تسهیلات عملیات فضایی آستروتک (Astrotech) در نزدیکی مرکز فضایی کندی در فلوریدا.
KIM SHIFLETT, NASA

سرک‌کشیدن به یک سیارک

تازه ترین داده‌ها می‌گویند که سایکی ترکیبی از سنگ و فلز (عمدتاً آهن) است و فلز ۳۰ تا ۶۰ درصد حجم آن را در بر می‌گیرد. یعنی این سیارک آن‌قدرها که فکر می‌شد فلزی نیست، اما هم چنان به گمان زیادً بیشتر از نیمی از آن از جنس فلز است.

جانسون می‌گوید: «این درحقیقت چگال‌ترین [سیارک] نیست.» اما آن‌طور که رادار با آن شدت از آن منعکس می‌بشود، «به این معنی است که بیشترین فلز را در سطح خود دارد.» بااین‌حال، جزئیات آن هم چنان در حد گمان و گمان باقی مانده است. حتی شکل آن نیز نامشخص است. دانشمندان زیاد تر آن را یک سیب‌زمینی توصیف می‌کنند، چون به‌قول الکینز-تنتون، «سیب‌زمینی‌ها شکل‌های بسیاری دارند.»

خوشبختانه فضاپیمای سایکی تجهیزات ملزوم برای آشکارکردن حقیقت را در اختیار دارد. این کاوشگر به مجموعه‌ای از ابزارها با ماموریت های خاص تجهیزاست: یک جفت طیف‌سنج برای رمزگشایی از ترکیب عناصر سیارک، یک مغناطیس‌سنج برای جستجوی یک میدان مغناطیسی باستانی، یک دوربین تصویربرداری چندهدفه و یک ابزار برای مطالعه میدان گرانشی سیارک که می‌تواند اطلاعات مربوط به چگالی آن را آشکار کند.

این فضاپیما اکنون در سفری ۳٫۵ میلیارد کیلومتری به سوی مقصد خود است. در سال ۲۰۲۶ به مریخ نزدیک می‌بشود تا با پشتیبانی گرانش این سیاره به‌سمت سایکی شتاب بگیرد. استون می‌گوید این سفر «همانند ۱۰٬۰۰۰ بار رفت و برگشت به ماه» است.

فضاپیما در تابستان ۲۰۲۹ به سایکی نزدیک می‌بشود و در مداری عریض دور آن می‌گردد. الکینز-تنتون می‌گوید: «ما می‌خواهیم به آن سرک بکشیم.»

انبوهی از مدارهای نزدیک‌تر طراحی خواهد شد؛ بخشی به این علت که ابزارها بتوانند خوانش بهتری از سیارک داشته باشند و بخشی به این علت که به حرف های الکینز-تنتون: «ما باید نور درست را برای گرفتن عکس‌ها اشکار کنیم، چون سایکی به‌طرزی ناخوشایند، همانند یک مرغ روی سیخ دور خود می‌گردد». اما فضاپیما باید کار او را از دور اغاز کند، چون شکل نامعمول و چگالی بالای سیارک به این معنی است که «میدان گرانشی سایکی واقعاً شگفت خواهد می بود.»

نزدیک‌شدن به سیارک بدون برنامه‌ریزی دقیق مدارهای آینده معادل است با برخورد فضاپیما به سطح آن. استون می‌گوید: «ما باید از همان اولین دور یک مدل گرانشی تقریبی از سیارک بسازیم.»

سپس از ۲۶ ماه، مأموریت مهم تکمیل می‌بشود. سپس از آن، اگر ناسا اجازه دهد، فضاپیما «اجازه خواهد داشت نزدیک و نزدیک و نزدیک‌تر بشود» تا باکیفیت‌ترین داده‌های ممکن را جمع‌آوری کند – پیش از آنکه درنهایت به زمین فلزی و سرد سیارک آن برخورد کند.

فضاپیمای سایکی ناسا
سایکی در راه اتاقک خلأ در اغاز سال ۲۰۲۲ در آزمایشگاه پیشران جت ناسا. تست خلأ گرمایی (TVAC) برای ضمانت این که فضاپیما می‌تواند در شرایط سخت پرتاب و فضای بیرونی سالم بماند، حیاتی است.
NASA/JPL-CALTECH

خصوصیاتی غیراین‌جهانی

در آن مدارهای نزدیک، مناظر سایکی آشکار خواهد شد. بل می‌گوید: «ما از آن نقطه به چیزی می‌رسیم که [خدا می‌داند]. ما واقعاً نمی‌دانیم چه چیزی خواهیم دید. می‌تواند کاملاً کسل‌کننده باشد.» اما احتمالا هم بی‌اندازه دیدنی باشد. برخورد یک شهاب‌سنگ به سایکی می‌تواند مختصراً آهن را ذوب کند، علتبشود جریان‌های آهن مذاب به بالا و بیرون سیارک جاری شوند. بل می‌گوید: «هنگامی [آهن مذاب] به خلأ برسد، به‌شدت سرد می‌بشود و می‌تواند [چیزی شبیه به] یک تاج بر جای بگذارد. این تماماً گمان و گمان است – اما فکرکردن به آن دلنشین است.»

احتمالا بافت‌های زخمی فعالیت آتشفشانی در قبل‌های زیاد دور و ناشناخته نیز وجود داشته باشد. سال‌ها قبل، هنگامی آهن مذاب سایکی اغاز به خنک‌شدن کرد، هر مایع غنی از فسفر درون آش پیش‌سیاره‌ای آن باید بالا آمده باشد؛ همانند روغنی که از ترکیب‌شدن با آب فرار می‌کند. سپس این مواد به‌صورت لاوای زرد و گوگردی روی سطح فوران کرده‌اند.

الکینز-تنتون می‌گوید: «این چیزی است که واقعاً امیدوارم آن را ببینیم؛ شواهد فعالیت آتشفشانی قبل روی یک سطح فلزی. فکر می‌کنم این بسیار خواهد می بود.»

بل می‌گوید اگر باقی مانده یک میدان مغناطیسی شناسایی بشود، اثبات این فرضیه که سایکی هسته جداشده یک دنیای شکل‌نگرفته است، همانند آب‌خوردن است.

سیاره‌های سنگی با جریان آشفته فلزات مایع در هسته خود (همانند زمین امروز و مریخ سال‌های سال قبل) میدان‌های مغناطیسی عظیمی دارند. اندازه کوچک سایکی به این معنی است که مایعات درون آن از زمان‌ها قبل خشک شده‌اند. اما یک امضای قوی میدان مغناطیسی حک‌شده در ژئولوژی آن به ما خواهد او گفت که این سیارک وقتی یک هسته مایع و دینام داشته است.

ناسا در سال ۲۰۱۷ مأموریت سایکی را در کنار یک مأموریت سیارکی دیگر به نام لوسی انتخاب کرد. این دو برنده‌های یک شبه‌رقابت بودند تا برای مأموریت‌های رباتیکی چراغ سبز ناسا را بگیرند. الکینز-تنتون می‌گوید: «ما شرط بستیم که اگر برای پرواز انتخاب شدیم (که زیاد نامحتمل می بود) تتو بزنیم. بعد اکنون هر هفت نفر ما تتو داریم.» تتوی او یک خرده‌سیاره است.

اکنون فضاپیما در مسیر خود، قرار است اولین فرستاده بشریت به دنیایی کاملاً نو باشد.



منبع
Share This Article