Logo Solgn
عن المؤسسة اتصل بنا
 
 
 
 
 
 
HyperLink سبتمبر - أكتوبر2012 / المجلد 28 HyperLink

  New Page 1

 

 

قراءة الكوكب الأحمر(*)

في الساعة 10:31 بتوقيت المحيط الهادئ بتاريخ 5/8/2012، ستبدأ(**) مركبة ناسا الجوالة
كيوريوسيتي(1) Curiosity rover بأول بحث لها عن بيئات صالحة للحياة على كوكب المريخ.

<P .J. گروتزنگر> - <A. ڤاساڤاد>

 

 باختصار

  بعد عقود من التركيز على جيولوجية المريخ وعلم مياهه، يخطط علماء الكواكب الآن للبحث، بخصوصية أشد، عن علامات تشير إلى أن الكوكب كان، في حقبة ما، ينعم بالبيئة الملائمة لاستدامة حياة عليه.

  وستطوف مركبة كيوريوسيتي الجوالة في أرجاء فوهة گيل بحثا عن مركبات عضوية، وسعيا إلى حسم الجدل الدائر منذ عقود حول إمكان هذه المركبات أن تحافظ على وجودها على سطح المريخ.

  وستكون المركبة الأولى في إنجاز عدة عمليات: فهي أكبر كبسولة تدخل جوا كوكبيا؛ وهي أول كبسولة تستعمل رافعة سماوية sky crane، تشبه طائرة مروحية في عملية هبوط سفينة فضائية، ثم إنها تحمل على متنها مختبرا كيميائيا يعد أكثر المختبرات المؤتمتة تطورا مقارنة بأي مختبر آخر أُطلق إلى كوكب آخر.

 

 

تبدأ جميع العلوم بالذهاب إلى أمكنة لم يتسنَّ لأحد وطؤُها، وباكتشاف أشياء جديدة دون معرفة مسبقة بها. وبعد إكمال الباحثين عمليات مسحهم الأولية وتجميعهم قائمة طويلة من الأسئلة، فإنهم ينتقلون إلى الأسلوب الذي سلكه <شرلوك هولمز> (بطل قصص الكاتبة <أگاثا كريستي>) والذي يتلخص بصوغ فرضيات محددة وابتكار طرائق لاختبارها. ويبدو أن عملية استكشاف المريخ توشك على الانتقال إلى هذا الأسلوب. وقد رسمت السفن الفضائية، التي تدور في مسارات حول هذا الكوكب، خرائطَ شاملة لمعالمه الجغرافية وتركيبه، ثم إن المركبات الجوالة على سطحه جمعت معا المخططات الجيولوجية التي أنجزتها لتكوِّن فكرة عامة عن التاريخ الجيولوجي للمريخ. وقد آن الأوان للحصول على معلومات أكثر تطورا عن هذا الكوكب.

لقد بنى فريقُنا مختبرَ علوم المريخ(2)، الذي يُعرف أيضا باسم الجوالة كيوريوسيتي وذلك بناء على فرضية مفادها أن المريخ كان في وقت من الأوقات، صالحا للحياة. وتحمل الجوالة على متنها مختبرا للتحليل، بغية اختبار صحة هذه الفرضية، ومعرفة ما حدث لبيئته المعتدلة المبكرة، التي نعتقد أن بيئة الكوكب كانت تتسم بها. ويمكننا تقديم تعريف، غير دقيق تماما، للبيئة الصالحة للحياة بأنها بيئة تحتوي على ماء وطاقة وكربون. وقد ركزت البعثات السابقة إلى المريخ على الماء، وأكدت أنه كان يوجد عليه - ومازال يوجد، أحيانا - ماء سائل(3). ورأت هذه البعثات أيضا علامات على وجود مكونات جيوكيميائية geochemical تسمح بتوفير طاقة لعملية الاستقلاب metabolism. بيد أنه لم يُرَ كربون بصيغة يمكن أن تكون ملائمة لوجود حياة.

وكما فعلت مركبتا ڤايكنگ الجوالتان في منتصف سبعينات القرن الماضي، فإن كيوريوسيتي تحمل مطياف كتلة لوني للغازات gas chromatograph/mass spectrometer؛ باستطاعته استشعار المركبات العضوية، سواء أكانت بيولوجية أم لابيولوجية abiological الأصل. غير أنه، خلافا لڤايكنگ، فإن كيوريوسيتي قابلة للحركة، ثم إنها تحطُّ على موقع أفضل. والأهم من سعي البعثة إلى العثور على الكربون ذاته، هو أنها تستهدف اكتشاف الطريقة الملائمة لإجراء عملية البحث عنه. وحتى على أرضنا، فلا نعرف بدقة كيفية التنقيب في السجل الجيولوجي المعقد بحثا عن علامات بيولوجية محفوظة. ومن التناقض في الظاهر(4) أن السمات المميزة بالذات التي تجعل كثيرا جدا من البيئات صالحا للحياة - الماء والمؤكسدات oxidants والمواد الكيميائية والتدرجات الحرارية temperature gradients - تنحو إلى تدمير المركَّبات العضوية. وقد عرف الپليونتولوجيون(5) paleontologists كيف يبحثون عن الظروف النادرة التي تُسهل حفظ الأشياء، مثل الشروط الجيوكيميائية التي تدعم التمعدن mineralization المبكر جدا. ومن المعروف أن السيليكا والفوسفات والطين والسُّلفات، وعموما أقل، الكربونات، هي جميعا تدفن الموادَّ العضوية خلال ترسُّبها. وقد وفرت السفن الفضائية خرائط لبعض هذه المعادن في موقع هبوط كيوريوسيتي، وسيكون ذلك مرشدا لطواف هذه السفن(6).

 

 

[متتالية الهبوط]

من الفضاء إلى التربة في سبع دقائق(***)

  عندما نقول عن مركبة جوالة إن صنعتها حذقة وماهرة sophisticated، فإننا نعني أنها كبيرة وثقيلة. وفيما يتعلق بكيوريوسيتي، فإن حجمها قريب من حجم السيارة الصغيرة المعروفة Mini Cooper، ووزنها نحو طن متري. والكبسولة capsule التي تحملها عبر الفضاء البيكوكبي(7)، أكبرُ من تلك التي حملت رواد أپولو. ومن ثم، فالطريقة التي ستهبط بها الجوالة كيوريوسيتي جريئة وغير مسبوقة.

  وفي مدخل الكبسولة وضعت لصاقة سُجل عليها:

 ➊(1) الجوالة: تنفصل أولا عن نظامها الذي يزودها بالطاقة، ويجعلها تندفع في الفضاء البيكوكبّي.

 ➋(2) تقذف الكبسولة ثِقَلَ الموازنة(8) (المكون من قطع معدنية وَتَنگستين tungsten) لتحويل مركز ثقلها إلى جناح يمكنه توجيه الكبسولة، التي تقابل جو المريخ الأعلى بسرعة فوصوتية hypersonic تساوي نحو ستة كيلومترات في الثانية. تقوم درع حرارية بامتصاص الطاقة الهائلة الناجمة عن إبطاء التسارع الناتج.

 ➌(3) بعد ذلك، تطير السفينة الفضائية أفقيا، وتنخفض السرعة تدريجيا نتيجة قيام صواريخ الدسر الجانبية بتوجيه السفينة باتجاه موقع هبوطها.

➍ (4) وحين تصبح على ارتفاع 10 كيلومترات، تنشر مظلة هبوط(9) طولها 50 مترا وقطرها 21.5 متر. وعند بلوغ هذه المرحلة تظل سرعة الجوالة فوصوتية. هذا، وقد كان تصميم المظلة جزءا مهما من البعثة، إذ إنه مَثّل تحديا خاصا لها. فالفيزياء المتعلقة بكيفية انتفاخ المظلة (أو اهتزازها، أو عدم انتفاخها) بهذه السرعات، غير مفهومة جيدا، ومن الصعوبة بمكان نمذجتها.

➎ (5) وبعد وقت قصير من انتفاخ المظلة، تتخلص السفينة الفضائية من الدرع الحرارية، وتُشغِّل نظامها الراداري لاستشعار أرض سطح المريخ. وعلى ارتفاع منه يقارب كيلومترين، تكون سرعة طيران السفينة الفضائية نحو 100 متر في الثانية - وهذه قريبة من سرعتها النهائية، وهي أبطأ سرعة للمركبة يمكن للجو كبح حركتها باتجاهه؛ ومع ذلك، فهي سرعة عالية جدا لهبوط آمن على سطح الكوكب. وعند ذلك، تتخلى الجوالة عن المظلة بواسطة صاروخِ دسرٍ محمولٍ على ظهر الجوالة للتحكم في هبوطها.

➏ (6) وعلى ارتفاع نحو 20 مترا فوق سطح المريخ، يجري إنزال الجوالة على ثلاثة كبال cables - بشكل يُطلق عليه اسم الرافعة السماوية sky crane - وتحط على السطح بعد نشرها ثلاثة دواليب ونظاما للتعليق suspension. وتلامس دواليبُ الجوالة السطحَ بسرعة قريبة من 0.75 متر في الثانية.

 ➐(7) وبعد انتظار مدته ثانيتان للتوثق من أن الجوالة على أرض صلبة، تطلق عدة تجهيزات متفجرة صغيرة لقطع الكبال، وحبلا سُرّيا umbilical خاصا بالبيانات data. بعدئذ، تُقْذَفُ مرحلةُ الهبوط الآلي وتدمَّرُ على بعد نحو 450 مترا من المركبة. وخلال ساعة، أو نحو ذلك، يجب أن نحصل على أول صور من السطح؛ وبحلول نهاية الشهر الثاني، يكون المختبر الموجود على متن الجوالة قد حلّل أول عينتين للتربة والصخور.

 

 

[آلات]

محاولات بجميع الوسائل الممكنة(****)

 
  لقد صُمِّمَت مجموعةُ آلات كيوريوسيتي لتفحُّصِ الصخور والتربة والجو بغية حلّ ألغاز البيئات الصالحة للحياة الغابرة والحالية. وتفعل الآلات ذلك بقياس تركيب المواد الكيميائية والمعدنية بطرق متعددة يكمّل بعضُها بعضا.

 ➊(1) مجموعة آلات تحليل العينات على المريخ(10) تسمح بإجراء تحليل كيميائي. فهي تُحَمِّصُ مسحوقا في أفران صغيرة يقوم فيها الاحتراق combustion أو المذيبات الكيميائية chemical solvents بإطلاق غازات يتكفل مطياف الكتلة اللوني للغازات ومحلل الغازات gas analyzer بفحصها، بحثا - في المقام الأول - عن كربون عضوي. وتسمح هذه المجموعة، أيضا، باعتيان(11) مباشر للجو.

 ➋(2) مقياس الطيف النتروني النشط active neutron spectrometer سيبحث عن الماء في الصخور والتربة الموجودة تحت الجوالة.

 ➌(3) محطة للرصد الجوي ستقيس المتغيرات البيئية، وتصدر تقارير يومية، ويمثل ذلك أول تسجيل مستمر في التاريخ للأرصاد الجوية المريخية. وبصرف النظر عن أهمية هذه الأرصاد في حد ذاتها، فإن تقارير الطقس السائد على الكوكب مفيدة في توجيه عمليات الجوالة.

➍ (4) محس الإشعاع radiation sensor سيراقب الإشعاعات الشمسية والكونية.

➎ (5) آلات تصوير لوني color cameras يمكن أن تلتقط صورا لمناظر طبيعية ولبنى صخرية وترابية بميز resolution عال. وتساعد تلك البنى العلماء على إعادة العمليات التي كوّنت الصخور أو التربة، وربما تتضمن آثار ماء سائل. وإحدى آلات التصوير مركّبة على قعر الجوالة، وموجهة نحو الأسفل، وستنتج شريطا سينمائيا لعملية هبوط الجوالة وحطِّها على سطح الكوكب.

➏ (6) آلة شي مين CheMin ترسل حزمة من الأشعة السينية عبر مساحيق ناعمة لتوليد شكل انعراج diffraction pattern يحدد بدقة المعادن من جميع الأنماط. لقد كانت مقاييس الطيف على متن المركبات السابقة محدودة الأداء، إذ كانت، مثلا، لا تكشف إلا المعادن التي تحوي الحديد.

 ➐(7) ذراع إنسالة robot arm يمكن أن تمتد مسافة تصل إلى مترين، وتحمل 30 كيلوغراما من التجهيزات لحفر الثقوب وسحق الصخور. وتقوم مجموعة من المناخل بفرز المسحوق لتحليله بواسطة تجهيزات المختبر الموجودة على متن الجوالة.

  (8) مطياف تحليل مُحرَّّض بالليزر سيحدث ثقوبا في الصخور والتربة إلى مسافة سبعة أمتار تقريبا، ثم يستشعر من بعد تركيبها الكيميائي.

  (9) مطياف أشعة سينية لجسيمات ألفا alpha-particle X-ray spectrometer سيقوم بتحديد كيمياء الصخور والتربة، وهي في موقعها الأصلي.

 

 

[موقع الهبوط]

فوهة گِيل(*****)

 


  عقب خمس سنوات من دراسة مواقع على المريخ، بدأت بقائمة أولية تحتوي على أكثر من 50 موقعا، اختارت وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) موقع فوهة گيل لهبوط الجوالة كيوريوسيتي. وفي هذه الفوهة القديمة، التي تكونت نتيجة صدم جرم سماوي لسطح المريخ، فإن تعرية الرياح لسطح المريخ طوال آلاف السنين، وما رافق ذلك من صدمات حديثة، كشفت المواد التي كانت مطمورة من قبل في الفوهة، وأظهرت ترسبات نهر قديم توفر سجلات لماء سطحي جارٍ، وتضاريس مكسرة غنية بالمعادن تشبه التضاريس الأرضية الواقعة فوق المكامن المائية للمياه الجوفية.

  ويوجد في الفوهة، التي قطرها 150 كيلومترا، جبل مركزي يرتفع أكثر من خمسة كيلومترات فوق السهول. هذا وإن معظم، بل هذا الجبل كلّه، الذي يطلق عليه اسم ماونت شارب Mount Sharp يمكن صعوده بالمركبة التي تسلك ممرات تمتد من مركز منطقة الهبوط. وستبدأ الجوالة بالحركة الصاعدة بعد 9-6 أشهر من تاريخ هبوطها. ويتكون الجبل من طبقات صخور رسوبية يمكن قراءتها، مثلما تُقرأ الكتب، ولكن من الأسفل إلى الأعلى، بغية التوصل إلى سجل منظَّم للتاريخ المبكر للمريخ، بدءا من وقت ما، يلي تكون الفوهة الضخمة التي يقع فيها الجبل. هذا وقد استكشفت المركبة الجوالة أوپورشونيتي 20-15 Opportunity مترا من طبقات الصخور خلال عملياتها التي استغرقت ثماني سنوات - وهذا، في حد ذاته، زمن غير كاف لتبيان تطور مناخ المريخ، ولكنه يكفي لتوفير قدر طفيف من المعلومات، التي ستحصل عليها كيوريوسيتي.

  وللصخور التي تكونت من الترسبات المائية، أهمية خاصة، إذ إنها قد تحتفظ بعلامات مميزة على وجود حياة سابقة إن كان ثمة وجود فعلي لهذه الحياة. وخلال بحث كيوريوسيتي عن معلومات عن تاريخ المريخ، فإنها ستُلقي، بطريقة غير مباشرة، ضوءا على مرحلة من تاريخ الأرض كانت غائبة كليا تقريبا عن سجلنا الجيولوجي، وهي مرحلة ربما لا يكون فيها الكوكبان (الأرض والمريخ) قد انفصلا بعد، وذلك قبل أن يبدأ المريخ بتصحر شديد، وتشرع الأرض في البروز إلى الوجود. ويبقى الهدف النهائي لعلم الكواكب هو فهم عالمنا فهما أفضل.
 


 

 


المؤلفان

 

     John P. Grotzinger - Ashwin Vasavada     

<گروتزنگر> عالم مشاريع في بعثة مختبر علوم المريخ(2)، وجيولوجي في معهد كاليفورنيا للتقانة CIT، ومتخصص في دراسة تطور البيئة السطحية لكل من الأرض والمريخ. وهو عضو في الأكاديمية الوطنية للعلوم(12).

 

 <ڤاساڤادا> نائب عالم مشاريع تثيره فكرة إمكان البشر يوما ما، أن يصعدوا جبل ماونت شارب Mount Sharp في المريخ وأن يقتفوا أثر الجوالة كيوريوسيتي. وبوصفه خبيرا في مختبر الدفع النفاث(13) التابع للوكالة ناسا، فقد شارك في الإعداد لبعثات گاليليو Galileo وكاسيني Cassini، ومسبار الاستطلاع القمري lunar Reconnaissance Orbiter.
 


  مراجع للاستزادة

 

Mars 3-D: A Roverʼs-Eye View of the Red Planet. Jim Bell. Sterling,

2008.
Beyond Water on Mars. John Grotzinger in Nature Geoscience,

Vol. 2, pages 231-233; April 2009.
Paleoclimate of Mars as Captured by the Stratigraphic Record

in Gale Crater. R. E. Milliken, J. P. Grotzinger and B.J. Thomson

in Geophysical Research Letters, Vol. 37, Article No. L04201;

February 19, 2010.
Mars Science Laboratory Web site: http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl


(*)READING THE RED PLANET

(**)كما نوهنا في مقالة العدد الأخير: «تنقيب عن الحياة على المريخ»، فقد هبطت هذه المركبة بسلام على سطح المريخ متأخرة ثانية واحدة فقط عن موعد هبوطها المتوقع بعد أن قطعت مسافة 570 مليون كيلو متر...! إنه بحق إنجاز علمي رائع غير مسبوق.

(***)From Space to Soil in Seven Minutes

(****)Leaving No Stone Unturned

(*****)Gale Crater

 


(1) وتُقرأ من قِبَل البعض كيوريوزيتي.
(2) Mars Science Laboratory
(3) انظر: “The Red Planetʼs Watery Past,” by Jim Bell; Scientific American, December 2006

(4) paradoxically

(5) علماء يبحثون في أشكال الحياة في العصور الجيولوجية الغابرة، كما تمثلها المستحاثات الحيوانية والنباتية.

(6) أضيفت الفقرات (1، 2، 3) من قِبَل هيئة تحرير ساينتفيك أمريكان. (التحرير)

(7) interplanetary space

(8) ballast: ثقل يستعمل في السفن الفضائية وغيرها لحفظ توازنها.

(9) parachute

(10) (sample analysis at Mars (SAM
(11) sampling: أخذ عينات.
(12) National Academy of Sciences

(13) Jet Propulsion Laboratory

HyperLink