ماموریت بزرگ برای شناخت عجیب‌ترین سیاره منظومه شمسی

فرارو: جامعه علمی بر سر این موضوع اجماع نظر دارد که بزرگترین ماموریت اکتشاف فضایی دهه باید از هم اکنون آغاز شود. دانشمندان معتقدند که مقصد باید اورانوس باشد: عجیب‌ترین و ناشناخته‌ترین سیاره در منظومه شمسی.

به نقل از ال پائیس، بخش عمده آن چه در مورد این جهان می‌دانیم که چهار برابر زمین است از عکس‌های گرفته شده توسط فضاپیمای وویجر ۲ بدست آمده که بیش از سه دهه پیش از این سیاره در مسیر خود از حاشیه‌های منظومه شمسی عبور کرد. این تصاویر دنیای شدیدا آبی‌ای را نشان می‌دهند که برخلاف سایر سیاره‌ها به گونه‌ای می‌چرخد که گویی توپی است که روی زمین در حال غلتیدن است.

اورانوس هر ۸۴ سال زمینی یک دور کامل به دور خورشید می‌گردد و زمستان در این سیاره ۲۱ سال به طول می‌انجامد و دمای آن به منفی ۳۷۱ درجه فارنهایت (منفی ۲۲۳ درجه سانتی گراد) می‌رسد. وویجر ۲ طی مدت چندین ساعت توانست برخی از ۲۷ قمر و ۱۳ حلقه تقریبا عمودی که آن سیاره را احاطه کرده‌اند رصد کند. روی سطح آریل جوان‌ترین قمر اورانوس زخم‌های تازه‌ای وجود داشت که نشان می‌دهد، در زیر یخ اقیانوسی وجود دارد که می‌تواند در آن زندگی وجود داشته باشد.

هیئت بزرگی از متخصصان که توسط آکادمی ملی علوم ایالات متحده گردهم آمده بودند اخیرا برای تعیین اولویت‌های علمی دهه جاری به بحث و بررسی پرداخته اند. نشست برگزار شده میان آنان در نهایت با این نتیجه گیری همراه بود که ماموریت بزرگ بعدی که ناسا باید تا سال ۲۰۲۴ تایید کند ارسال یک کاوشگر به اورانوس کاوشگری که بتواند در جو ناشناخته آن نفوذ کند و فضاپیمای دیگری است که بتواند دست کم پنج سال به دور سیاره بچرخد. این هیئت استدلال می‌کند که هیچ ماموریت رباتیک دیگری قادر به تولید دانش علمی بیش‌تر نخواهد بود. بودجه این ماموریت می‌تواند بیش از ۲ میلیارد دلار باشد.

در تاریخ ۱۶ فوریه "کاتلین ماندت" از آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز در مقاله‌ای برای نشریه "ساینس" توضیح داد که این ماموریت می‌تواند به روشن شدن منشاء و تکامل منظومه شمسی کمک کند و هم چنین پدیده‌هایی را که تنها در اورانوس مرموز رخ می‌دهند را توضیح دهد.

این دو کاوشگر می‌توانند به ما بگویند که سیاره هفتم چگونه شکل گرفت و هم چنین دلیل چرخش آن به روشی که انجام می‌دهد چیست. این احتمال وجود دارد که حدود چهار میلیارد سال پیش این سیاره با جهان دیگری به اندازه زمین برخورد کرده باشد. فاجعه به معنای واقعی کلمه اورانوس را به سوی بیرون سوق داد، اما نتوانست آن را متلاشی کند. این فرضیه می‌تواند علت چرخش فعلی آن را توضیح دهد.

شاید اورانوس سیاره عجیبی به نظر برسد، اما حقیقت آن است که زمین سیاره عجیبی است. اکثریت قریب به اتفاق ۵۰۰۰ سیاره فراتر از منظومه شمسی که تا به امروز کشف شده‌اند و "ابر زمین‌ها" خوانده می‌شوند به اندازه اورانوس و نپتون هستند. درک ابر زمین‌ها به معنای درک بخش خوبی از کائنات است.

۴.۵ میلیارد سال پیش سیارات غول پیکر از گاز و سنگ در سحابی سیاره‌ای اطراف خورشید تشکیل شدند. مشتری و زحل به عنوان غول‌های گازی بیش‌تر از عناصر سبک‌تر (هیدروژن و هلیوم) تشکیل شده‌اند. در همین حال، اورانوس و نپتون به عنوان غول‌های یخی میزبان ترکیبات سنگین‌تری مانند اکسیژن، کربن، نیتروژن و گوگرد بودند. تمام آن غول‌ها از مرکز جهان به موقعیت کنونی خود مهاجرت کردند.

عطارد، زهره، زمین و مریخ سیاره‌های سنگی از مواد باقیمانده‌ای که غول‌ها با خود حمل نمی‌کردند تشکیل شده‌اند. دانستن فراوانی عناصر شیمیایی در اتمسفر اورانوس برای درک دقیق چگونگی وقوع همه چیز در یک دوره (میلیارد‌ها سال) ضروری می‌باشد به ویژه برای درک فصلی که در آن آب و سایر ترکیبات ضروری برای حیات روی زمین آمده است.

در سالیان اخیر در مشتری و زحل هیچ فضای داخلی جامدی مشاهده نشد. ماندت توضیح می‌دهد که این فضا با جوی گازی احاطه و مخلوط شده است. کاوشگر اتمسفر آینده و مدارگرد اورانوس می‌توانند تعیین کنند که آیا قلب سختی از سنگ و یخ در داخل آن سیاره وجود دارد یا خیر.

 هم چنین در این ماموریت نقشه‌برداری آریل، میراندا، تیتانیا، اوبرون و آمبریل پنج قمر اصلی سیاره که می‌توانند جهان‌های اقیانوسی با مقادیر زیادی آب مایع باشند، کلید خواهد خورد. یکی دیگر از اسرار سیاره اورانوس آن است که چرا ۹ حلقه از حلقه‌های بسیار نازک آن متلاشی نشده‌اند. پاسخ احتمالی آن است که هنوز قمر‌های چوپان (ماهواره طبیعی کوچکی است که شکاف موجود در حلقه‌های سیاره را پاک می‌کند یا ذرات را درون یک حلقه نگه می‌دارد. این نام برگرفته از این واقعیت است که قمر‌های چوپان جابجایی "گلهٔ" ذرات تشکیل دهندهٔ حلقه در مسیر خود را به عنوان یک چوپان محدود می‌کنند) کشف نشده‌ای وجود دارند که گرانش آن قمر‌ها گُله سنگ و یخ را کنار یکدیگر نگه می‌دارد.

با فناوری فعلی ۱۲ تا ۱۵ سال به طول می‌انجامد تا کاوشگر فضایی تا ۱.۸ میلیارد مایل (۲.۳ میلیارد کیلومتر) برای رسیدن به اورانوس طی کند تا زمانی که بتواند از کشش گرانشی مشتری استفاده کند.

این موضوع امکان پرتاب را محدود می‌سازد. اگر بشر بخواهد پیش از سال ۲۰۵۰ میلادی به این سیاره برسد زمانی که اعتدال پاییزی در نیمکره شمالی بخشی از جالب‌ترین قمرهایش را پنهان می‌کند باید از هم اکنون دست به کار شویم. ماندت خاطر نشان می‌سازد که در حالت ایده‌آل ناسا این ماموریت را در سال ۲۰۲۴ تایید می‌کند و تا سال ۲۰۳۲ میلادی پرتاب صورت خواهد گرفت. این زمان مدتی کافی را برای طراحی چنین ماموریت بلندپروزانه باقی می‌گذارد.

"فابیو فاواتا" هماهنگ کننده برنامه‌های علمی در آژانس فضایی اروپا (ESA) به "ال پائیس" می‌گوید که همکاری اروپا برای این ماموریت ضروری خواهد بود. آژانس فضایی اروپا چندین سال است که در حال مطالعه سفر‌های احتمالی به اورانوس بوده و بر فناوری‌های کلیدی برای استفاده در این سیاره تسلط یافته است فناوری‌هایی مانند مغناطیس سنج‌ها که می‌توانند میدان مغناطیسی را مطالعه کرده و درون آن را آشکار سازند.

یکی از چالش‌های بزرگ این است که ما نمی‌توانیم از پنل‌های خورشیدی در اورانوس استفاده کنیم، زیرا از خورشید بسیار دور است. در نتیجه، برای انجام این ماموریت راکتور‌های سوخت هسته‌ای تازه احتمالا باید توسعه یابند.

به گفته "فاواتا" ناسا هنوز گزینه‌های ماموریت زیادی روی میز دارد. او می‌افزاید: "باید حداکثر تا سال ۲۰۲۴ میلادی تصمیمی گرفته شود تا بتوان حداکثر در اواسط دهه آینده راه اندازی پروژه را انجام داد".

فراتر از اورانوس شاید ماموریت بزرگ بعدی (در دو دهه دیگر) نپتون باشد: غول یخی دیگر که دنیایی به همان اندازه ناشناخته است. از سوی دیگر، پلوتون که حتی دورتر است و دیگر سیاره محسوب نمی‌شود به لطف بازدید کاوشگر نیوهورایزنز ناسا بسیار بهتر درک شده است.