روزهای شلوغ مریخ: MAVEN به مقصد رسید

این روزها خبرهای خوبی از مأموریت‌های کاوشی منظومه شمسی به گوش می‌خورد.مأموریت سه و نیم ساله کاوشگر MESSENGER در مدار سیاره عطارد تا دست‌کم ماه مارس سال آینده میلادی تمدید شد. محل فرود سطح‌نشین «فیله» بر سطح هسته دنباله‌دار «۶۷/پی چورمیوف-گراسیمنکو» تا کمتر از بیست روز دیگر رقم خواهد خورد. نخستین مدارگرد هندی مریخ به نام «مانگالیان» تا کمتر از دو روز دیگر به قلمرو مریخ وارد می‌شود. و بالاخره استقرار موفق همتای آمریکایی مانگالیان، یعنی کاوشگر «تطوّر جو و گازهای فرار مریخ» (MAVEN) در مدار این سیاره، که شامگاه یکشنبه به وقت شرق ایالات متحده رقم خورد.

چنان‌چه مانگالیان نیز همین پروسه را به موفقیت طی کند، سیاره سرخ همزمان میزبان روی‌هم‌رفته هفت کاوشگر (اعم از دو مریخ‌نورد و پنج مدارگرد) از سه سازمان فضایی فعال جهان – یعنی ایالات متحده، اروپا، و هند – خواهد بود.

چشم‌اندازهای تازه

به‌رغم شمار متعدد مأموریت‌هایی که به‌ویژه طی سالیان نخست قرن بیست و یکم به مقصد سیاره سرخ انجام پذیرفته، شناخت موجود از ترکیبات و ساز و کار تحول جو مریخ کماکان فاصله قابل توجهی با شناخت موجود از ویژگی‌ها و عوارض سطحی وگاه زیرسطحی مرتبط به پیشینه احتمالاً زیست‌پذیر این سیاره دارد.

این در حالی است که جو یک سیاره، نقش تعیین‌کننده‌ای در امکان شکل‌گیری و نمو ترکیبات آلی و بعضاً ارگانیسم‌های زنده ایفا می‌کند. جو مریخ هم اگرچه غلظتی کمتر از ۱ درصد جو زمین دارد، اما در عین حال قابلیت میزبانی از تحولات اقلیمی قابل توجهی همچون طوفان‌های سراسری و شدیدی – بعضاً به سرعت ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت – و حتی ابرهای مرتفعی از نوع سیروس را داراست.
کاوشگر تازه‌وارد MAVEN، مجهز به سه بسته علمی – که روی‌هم‌رفته متشکل از هشت ابزار سنجش از دور هستند – هم‌اینک مأموریت دست‌کم یک‌ساله خود را در مدار مریخ آغاز کرده تا به چهار هدف اصلی‌اش جامه عمل بپوشاند:

۱- تعیین نقش بلندمدت پراکندگی تدریجی گازهای فرّار در جو مریخ؛
۲- تعیین وضعیت فعلی جو فوقانی، یونوسفر، و همچنین نوع برهم‌کنش جو مریخ با بادهای خورشیدی؛
۳- تعیین آهنگ فعلی پراکندگی گازهای خنثی و یونیزه جو مریخ به فضا، و همچنین فرآیندهای دخیل در این امر؛
۴- تعیین نسبت ایزوتوپ‌های پایدار موجود در جو مریخ.

تصاویر ماهواره‌ای فراوانی گواه بر این بوده و هستند که مریخ، گذشته‌ای گرم‌تر و چه بسا زیست‌پذیرتر از امروزش داشته است؛ از جمله نماهایی از بستر خشکیده رودها و جلگه‌های پهناور. اما جو میزبان چنین زیست‌سپهر پویایی، به دلایلی که MAVEN درصدد کشفشان برآمده، در طول چند میلیون سال گذشته به شدت تحلیل رفته است، و به گمان پژوهش‌گران امروزه فقط یک درصد از آن جو پیشین را نمایندگی می‌کند. یعنی برعکس ِ جو سیاره ناهید، که به‌واسطه چیرگی گازهای گلخانه‌ای در آن، و نیروی جاذبه‌ای که منجر به پایداری بهتر آن گردیده، در طول زمان ضخیم و ضخیم‌تر شده است.

از طرفی نسبت ترکیبات سازنده جو مریخ، تفاوت بارزی با جو زمین دارد، به‌طوری‌که بالغ بر ۹۶ درصد آن (همچون جو ناهید) از گاز دی‌اکسید کربن شکل یافته است. انتظار می‌رود که زمین هم روزگاری میزبان چنین جوی بوده، ولی به‌واسطه رشد چشمگیر سیانوباکتری‌ها در حدود ۲ و نیم میلیارد سال پیش، و همچنین جذب دی‌اکسید جوی در آب اقیانوس‌های اولیه و انباشتشان به هیأت رسوبات کربناتی، توازن گازهای جوی زمین هم‌اینک به نفع نیتروژن و اکسیژن تغییر کرده است.

با این‌همه، برخلاف سیاره ناهید، وفور گاز دی‌اکسید کربن در جو مریخ می‌تواند خبر خوبی باشد، چراکه با وجود فاصله دورتر این سیاره از خورشید، فراوانی این گاز احتمالاً بتواند برودت محیط را با شدت مضاعف اثر گلخانه‌ای جبران کند (یعنی همان فرآیندی که تصور می‌رود امکان زیست‌پذیری کوتاه‌مدت مریخ را در گذشته فراهم می‌کرده است). اما ابعاد نسبتاً کوچک این سیاره (که تقریباً یک‌سوم زمین است) به دو ضعف عمده انجامید: یکی ضعیف‌تر بودن میدان گرانشی مریخ در مقایسه با زمین و ناهید، که باعث شده تا پشتیبان مناسبی برای جو آن در برابر نیروی گسیلنده بادهای خورشیدی نبوده باشد؛ و دیگری، اتلاف نسبتاً سریع گرمای داخلی سیاره به‌واسطه بیشتر بودن نسبت سطح-به-حجم آن، که باعث شده تا فعالیت‌های آتشفشانی کوتاه‌مدت مریخ چندان دوامی نیاورند و قادر به جبران دی‌اکسید کربن از دست‌رفته جو آن – همچون مورد زمین و ناهید – نبوده باشند.

حال، کاوشگر MAVEN قصد دارد تا با تبیین ساز و کار و نیز آهنگ از دست رفتن گازهای فرار جو مریخ، آهنگ تحولات جوی این سیاره را در طول زمان مشخص کند و چشم‌انداز تازه‌ای را به روی روزهای زیست‌پذیری سیاره سرخ بگشاید. مأموریت این کاوشگر ۴۸۵ میلیون دلاری، در چارچوب برنامه «اسکوت» ناسا، تا پیش از پایان کار این برنامه در سال ۲۰۱۰ تدوین شده بود.

هدف برنامه اسکوت، ایجاد بستری برای ارسال مأموریت‌های روباتیک نسبتاً ارزان‌قیمت به سیاره مریخ بود، و سطح‌نشین فینیکس هم که در بهار ۲۰۰۸ موفق به فرود بر عرض‌های شمالی مریخ و تأیید وجود لایه‌هایی از یخ‌آب زیرسطحی در آن مناطق شده بود، از دیگر مأموریت‌های این برنامه به شمار می‌رفت.

مسافری از هند

میهمان احتمالی دیگر این روزهای سیاره سرخ هم مدارگرد مانگالیان، متعلق به «سازمان تحقیقات فضایی هند» (ISRO) است که ۱۳ روز زودتر از MAVEN به فضا پرتاب شده بود، اما با تأخیری دو روزه نسبت به همتای آمریکایی‌اش به مقصد رسید، و انتظار می‌رود تا کمتر از ۳۶ ساعت دیگر وارد مدار مریخ شود.

چنانچه این مرحله به موفقیت سپری شود، این نخستین باری خواهد بود که سفیرانی از سه سازمان فضایی متفاوت دنیا همزمان در مریخ به فعالیت مشغول‌اند. هم‌اکنون مدارگردهای MAVEN، «اودیسه مریخ»، و «مدارگرد شناساگر مریخ» (MRO) و همچنین مریخ‌نوردهای کیوریاسیتی و آپورچیونیتی متعلق به سازمان فضایی ایالات متحده (ناسا)، در کنار مدارگرد «سریع‌السیر مریخ» متعلق به سازمان فضایی اروپا (اسا) در این سیاره به کاوش مشغول‌اند.

سابق بر این، هفده مدارگرد و سطح‌نشین سازمان فضایی شوروی سابق، دو مدارگرد سازمان فضایی روسیه، یک سطح‌نشین سازمان فضایی انگلستان، و یک مدارگرد سازمان فضایی ژاپن (ژاکسا) در انجام مأموریت‌های مریخی‌شان ناکام مانده بودند.

مأموریت مانگلیان، بیش از آن‌که مستقیماً نقشی در تحقیقات فعلی مرتبط به مریخ داشته باشد، به محک فناوری‌های انجام چنین مأموریت‌هایی در آینده مربوط است. با این‌همه، مانگالیان حامل پنج ابزار علمی سنجش از دور، از جمله حسگر گاز متان نیز هست. این در حالی است که مدارگرد آمریکایی MAVEN، برخلاف عنوانش، فاقد چنین ابزاری است.

در حدفاصل سال‌های ۲۰۰۳ تا ۲۰۰۶، مدارگرد اروپایی سریع‌السیر مریخ، موفق به تشخیص گاز متان در جو مریخ و ثبت نوسانات نسبتاً شدید غلظت آن شد. از آنجاکه عمر گاز متان حداکثر ۴ سال زمینی است، احتمال می‌رود عامل فعالی موجب بازیافت آن در سطح مریخ شده باشد، که از دو حالت خارج نیست: یا فعالیت‌های ضعیف زمین‌شناختی (همچون تحولات ضعیف آتشفشانی)، یا فعالیت‌های میکروبی (از جانب میکروارگانیسم‌هایی همچون متانوژن‌ها).

با این‌همه، حسگر متان مستقر بر سطح‌نشین کیوریاسیتی، موفق به ثبت هیچ‌گونه نشانی از این گاز در بخش‌هایی از جو زیرین مریخ که در دیدرس‌اش قرار داشته، نشد. مانگالیان، در صورت استقرار در مدار، می‌تواند اطلاعات ذی‌قیمتی از این موضوع را در اختیار پژوهش‌گران بگذارد؛ ضمن این‌که سازمان فضایی اروپا نیز در نظر دارد تا ذیل پروژه مشترکی با سازمان فضایی روسیه، «مدارگرد گازهای ناچیز اگزومارس» را تا سال ۲۰۱۸ روانه مریخ کند، که هدف اصلی آن نقشه‌برداری از چند و چون توزیع احتمالی گاز متان در این سیاره مرموز است.

نکته جالب توجهی که در همزمانی ِ ورود مأموریت‌های تازه به مریخ جلب نظر می‌کند، عبور قریب‌الوقوع دنباله‌دار سایدینگ‌اسپرینگ در نوزدهم اکتبر سال میلادی جاری از فاصله ۴۱ هزار کیلومتری مریخ است، که همزمان توسط این کاروان از کاوشگرهای مریخی رصد خواهد شد. انتظار می‌رود که گیسوی این دنباله‌دار حین گذر از کنار مریخ، غلظت هیدروژن موجود در جو فوقانی این سیاره را برای چندین هفته تا دو برابر میزان فعلی‌اش افزایش دهد.

این موجب تورم نسبی جو مریخ، و رشد شدت اصطکاک بدنه مدارگردهای کم‌ارتفاع – از جمله MAVEN و MRO – با گازهای پیرامونشان خواهد شد، که کاهش تدریجی ارتفاع مداری این مدارگردها را در پی خواهد داشت (اتفاقی که در سال ۱۹۷۹، به‌واسطه رشد غیرمنتظره فعالیت‌های خورشیدی، برای جو زمین افتاد و به بازنشستگی زودهنگام ایستگاه فضایی اسکای‌لب انجامید). با این‌همه، MAVEN از همین فرصت نیز استفاده خواهد کرد و به بررسی آهنگ تغییرپذیری دینامیک و ترکیبات جو مریخ خواهد پرداخت.

توضیح تصاویر:

۱- طرحی از کاوشگر MAVEN / ناسا
۲- بقایای یک دلتای رودخانه‌ای بر سطح مریخ، در بستر دهانه ابرسوالد / ناسا
۳- طرحی از کاوشگر مانگالیان