خداحافظ رفیق فضایی!

چرا زحل مقصد کاسینی بود؟

زحل را با آن حلقه‌های عظیم افسونگرش شاید بتوان پس از ماه و مریخ، پر رمز و راز‌ترین دنیای منظومه شمسی دانست. سیاره‌ای که در فاصله قریب به 1/5 میلیارد کیلومتر از خورشید، تقریبا هر 30 سال زمینی، یک دور به گرد خورشید می‌چرخد. قطر سیاره زحل حدود 9 برابر قطر زمین است و فاصله یک سر حلقه‌های زحل تا سوی دیگر حلقه‌ها به 400هزار کیلومتر می‌رسد. این فاصله تقریبا به اندازه فاصله کره ماه از زمین است و حدود 1/3 ثانیه طول می‌کشد تا نور ماه از یک سوی این حلقه به سوی دیگر آن برسد. پرسش‌های مهمی از قبیل این که چرا سیاره زحل حلقه دارد؟ چرا این حلقه‌ها ساختار منظمی دارند که از هم نمی‌پاشد؟ جنس حلقه‌های زحل از چیست؟ آیا شکاف‌های روی حلقه‌های زحل به معنای واقعی فضاهایی خالی هستند و ده‌ها سوال دیگر درباره سیاره گازی زحل، ترکیبات تشکیل دهنده و دما و فشار و دیگر ویژگی‌های فیزیک و شیمیایی آن، دلایل کافی بود برای این که ماموریت فضایی ویژه‌ای برای شناخت این دنیای نسبتا دوردست طراحی و اعزام شود.

اما این همه جذابیت دنیای زحل نیست؛ در شرایطی که زمین فقط یک قمر (ماه) دارد، دست کم 64 قمر شناخته شده به دور زحل در گردش هستند و هر یک از این قمرها شرایط خاص خود را دارند. از جمله قمر تیتان که تنها قمر در منظومه شمسی است که با قطر بیش از 5000 کیلومتر، اتمسفری از ترکیبات کربن‌دار، سطح آن را احاطه کرده و از چشم تلسکوپ‌ها و فضاپیماهای مدارگرد پنهان نگه داشته است. با بررسی‌هایی که پیش از کاسینی، فضاپیماهای ویجر-1 و ویجر-2 روی اتمسفر تیتان انجام داده بودند، دانشمندان حدس می‌زدند، در سطح این قمر دریاچه‌هایی از متان وجود داشته باشد.لذا لازم بود کاوشگر سطح‌نشینی طراحی شود و بر سطح تیتان فرود آید تا این چشم‌انداز تار اندکی روشن شود.

همه این پرسش‌ها و کنجکاوی‌های دانشمندان ناسا و آژانس فضایی اروپا، دلایل کافی برای اختصاص بودجه 4/5 میلیارد دلاری (2151 میلیارد تومان به پول 20 سال پیش!) برای طراحی فضاپیمایی به مقصد زحل شد. فضاپیمایی که نام خود را از ژان دومینیک کاسینی، اخترشناس ایتالیایی ـ فرانسوی می‌گرفت که سال 1054 هجری شمسی/ 1675 میلادی، با بهره‌گیری از تلسکوپی ابتدایی، شکافی در حلقه‌های زحل یافته بود و این شکاف به نام شکاف کاسینی معروف شده بود.

کاسینی در منظومه زحل چه دید و چه کرد؟

سفر دور و دراز کاسینی هفت سال به طول انجامید و فضاپیما در این مسیر علاوه بر زمین، از کنار سیاره‌هایی همچون زهره و مشتری عبور کرد. کاسینی سرانجام در 11 تیر 1386 به مقصد خود در مدار زحل رسید. این پیروزی بین‌المللی بزرگ حاصل همکاری دانشمندان اروپایی و ناسا بود و حالا دوران مهیج اکتشاف در دنیای ناشناخته ارباب حلقه‌ها آغاز شده بود. در 13 سالی که کاسینی گرداگرد زحل و قمرهایش مشغول کاوش و گردآوری و مخابره داده‌ها و تصاویر متعدد بود، دانشمندان توانستند ساختار سه‌بعدی حلقه‌های زحل را تا حد قابل توجهی بررسی کنند. آنها دریافتند حلقه‌های زحل از قطعات سنگی بی‌شماری تشکیل شده است که پوشیده از یخ آب و یخ خشک هستند و ساختار لایه‌لایه این حلقه‌ها برآمده از اثر تشدید حرکت قمرهای کوچک موسوم به چوپان در اطراف آنهاست. بعلاوه توانستند با داده‌های دریافتی از کاسینی، دید روشن‌تری نسبت به ساختار سه بعدی مغناط‌کره زحل پیدا و فعالیت ابرهای بخش فوقانی اتمسفر زحل را بهتر از همیشه مطالعه کنند.

پایان قهرمانانه برای 20 سال ماموریت باشکوه

با گذشت 20 سال، اوایل امسال دانشمندان با نگاهی ژرف و آینده‌نگر تصمیم گرفتند به دوران این ماموریت پربار به صورت برنامه‌ریزی شده پایان دهند. آنها برای پرهیز از احتمال برخورد کاسینی با اقمار زحل (احتمال بسیار بعید، اما به هر حال ممکن) که به آلوده شدن این قمرها با تجهیزات ارسال شده از زمین می‌انجامید و مطالعات آینده برای کاوش حیات احتمالی و سکونت‌پذیر بودن این قمرها را مختل می‌کرد، تصمیم گرفتند با انجام 22 شیرجه نزدیک از میان حلقه‌ها و سطح گازی سیاره، بتدریج فضاپیما را به زحل نزدیک و نزدیک‌تر کنند تا سرانجام در لایه‌های زیرین جو پرفشار زحل به صورت انتحاری نابود شود. آنها از ششم اردیبهشت در جریان این شیرجه‌های هفتگی کماکان داده‌ها و تصاویری را که کاسینی به زمین ارسال می‌کرد در ایستگاه زمینی دریافت و تحلیل می‌کردند.

آخرین پرده این ماموریت متهورانه، فردا جمعه 24 شهریور 96 رخ می‌دهد و در جریان آن کاسینی به درون جو زحل سقوط می‌کند و با افزایش تدریجی دما و فشار، زمینه انهدامش در ساعت 15 و 22 دقیقه فراهم می‌شود. کاسینی در آخرین ماموریت تاریخی خود به‌عنوان اولین سفیر زمین وارد اتمسفر ناشناخته زحل خواهد شد و قرار است همچون قهرمان ساکنان زمین، تا آخرین لحظات پیش از نابودی به ارسال داده‌ها از اتمسفر ناشناخته زحل ادامه دهد. ما آخرین داده‌ها را حوالی ساعت 16 و 20 دقیقه فردا به وقت رسمی ایران در زمین دریافت خواهیم کرد و مسلما پس از آن زندگی دانشمندانی که 20 سال شب و روز خود را با هدایت کاسینی و مطالعه داده‌های دریافت شده از آن سپری کرده بودند، رنگ دیگری خواهد گرفت.

کشف دریایی از آب زیر سطح یخ‌زده قمر انسلادوس

در شرایطی که تمرکز اصلی ماموریت کاسینی پس از مطالعه زحل و قمرهایش به اکتشاف در قمر تیتان معطوف شده بود، داده‌های کاسینی نشان داد زیر لایه‌های یخ‌زده قمر انسلادوس، اقیانوس عظیمی از آب، منتظر بوده است تا ما در زمین پیدایش کنیم!

داستان این گونه شروع شد که ابزارهای علمی کاسینی ابتدا فوران‌های برآمده از آبفشان‌های عظیم سطح انسلادوس را ردیابی کرد. با بررسی این داده‌ها و مدل‌سازی‌های رایانه‌ای، معلوم شد نه فقط یک دریاچه یا دریا، بلکه اقیانوسی عظیم از آب زیر سطح یخ‌زده این قمر به احتمال قریب به یقین وجود دارد. بررسی‌های بیشتر نشان داد ترکیبات سیلیکاتی در اعماق این اقیانوس هست و در مجاورت آنها دهانه‌های گرمایی نیز ظاهرا وجود دارد. این وضع ممکن است سنگ بنای تشکیل درشت‌مولکول‌های زیستی و تکامل گونه‌های ابتدایی از حیات احتمالی را در ژرفای این اقیانوس بزرگ شکل داده باشد. این کشف را شاید بتوان مهم‌ترین دستاورد ماموریت کاسینی دانست که تا پیش از آن، هیچ‌کس نمی‌دانست چنین دنیای عجیبی در منظومه زحل وجود دارد. حالا از این پس، باید منتظر ماموریت‌های فضایی بعدی برای مطالعه بیشتر در قمر انسلادوس باشیم و شاید روزی کشف نخستین علائم حیات در جایی بجز زمین در انسلادوس رقم بخورد.

عکس تاریخی مردم زمین از فاصله 1/5 میلیارد کیلومتری

در 29 تیر 1392، کاسینی رویداد منحصربه‌فردی را رقم زد. آن روز قرار شده بود در شرایطی که کاسینی پشت زحل نسبت به خورشید واقع شده بود و از طرفی زمین و سیاره‌های زهره و مریخ در زاویه مناسبی برای عکسبرداری قرار داشتند، دوربین کاسینی از فاصله 1/5 میلیارد کیلومتری از زمین عکس بگیرد. ناسا از مردم جهان دعوت کرده بود در لحظه عکسبرداری در اقدامی نمادین رو به آسمان و جایی که سیاره زحل قرار گرفته است نگاه کنند و دست تکان دهند تا کاسینی بتواند بزرگ‌ترین عکس دسته جمعی مردم جهان را ثبت کند! البته که از آن فاصله در این تصویر از سیاره بزرگ ما با بیش از هفت میلیارد انسان در بیش از 195 کشور با مرزهایی سفت و سخت میان انبوهی از کوه‌ها، دشت‌ها، جنگل‌ها و دریاها، چیزی بیشتر از یک نقطه آبی کمرنگ ثبت نمی‌شد!

این تصویر جدی‌ترین هشدار در برابر خودستایی‌های بزرگ ما و فراموش کردن جایگاه ناچیزمان در پهنه بیکران هستی است.

اکتشافات کاوشگر هویگنس در دنیای تیتان

یکی از مهم‌ترین هدف‌های ماموریت کاسینی ـ هویگنس، بررسی ساختار ابرهای رازآلود و مه ضخیمی بود که دورادور قمر تیتان را احاطه کرده بود. از همین رو بود که دانشمندان اروپایی تصمیم گرفتند مسئولیت طراحی و ساخت سطح نشینی به نام هویگنس را عهده‌دار شوند. نام این کاوشگر برگرفته از کریستین هویگنس، اخترشناس نامدار هلندی قرن هفدهم بود که توانسته بود قمر تیتان را نخستین بار در رصد با تلسکوپ کشف کند.

ماموریت هویگنس شامل مدارگرد ساخت ناسا با 12 ابزار علمی بود و به نقشه‌برداری و گردآوری داده‌ها می‌پرداخت و بخش دوم آن کاوشگر 319 کیلوگرمی ساخت اروپا بود که چسبیده به سینه فضاپیمای کاسینی راهی این سفر دور و دراز شده بود. سرانجام کاوشگر هویگنس در 25 دی 1383 در جریان فرودی پر استرس و بسیار خطرناک بر سطح تیتان نشست. خطرناک از این نظر که تا پیش از این ماموریت هیچ شناختی از سطح قمر تیتان، کوه‌ها، دره‌ها و دریاچه‌های احتمالی آن وجود نداشت و عملا هیچ تخمینی از پیش‌بینی شرایط محل فرود هویگنس در دست نبود.

تصاویر خیره‌کننده دوربین فضاپیمای هویگنس هنگام فرود – که با فناوری دورانی ساخته شده بود که در آن از کیفیت تصاویر Full HD و 4K خبری نبود ـ دنیایی به کلی غریب و متفاوت را پیش روی ما نهاد. لحظه به لحظه اطلاعات دما، فشار، ترکیبات جو و… به زمین مخابره می‌شد و آنچه حدود 70 دقیقه بعد در زمین دریافت می‌شد، دنیایی را نشان می‌داد که در آن گازهای کربن‌داری نظیر متان، اتان و استیلن می‌توانند به شکل مایع جاری شوند و رودها و دریاچه‌هایی را تشکیل دهند. حتی شکل‌های جامد این گازها به شکل کلوخ‌های سنگی در تصاویر قابل مشاهده بود. هرچند به علت بروز یک اشکال، هویگنس بیشتر از 90 دقیقه نتوانست بر سطح تیتان به ارسال اطلاعات بپردازد. با این حال دید بسیار روشن‌تری نسبت به گذشته از شرایط حاکم بر این دنیای رازآلود در اختیار دانشمندان قرار داد.