نگاهی به دستاورد اخیر ناسا در راستای رمزگشایی چیستی مشتری و ماموریت پیش روی Juno

همانطور که در خبرها خواندید شب گذشته فصاپیمای Juno ناسا در مدار پیرامونی مشتری قرار گرفت. این فضاپیما بعد از طی کردن 2.7 میلیارد کیلومتر ظرف بازه زمانی 5 سال به موقعیت کنونی اش رسیده است.

اگر همه چیز طبق برنامه ریزی های صورت گرفته پیش برود Juno عاقبت در نزدیک ترین فاصله نسبت به سطح این سیاره عظیم گازی به پرواز در خواهد آمد و امکانی را برای دانشمندان ناسا فراهم می کند تا درک درستی از اتفاقات در حال وقوع زیر توده های انبوه ابر روی مشتری به دست آورند.

استیو لوین یکی از پژوهشگران مشارکت کننده در ماموریت Juno در این باره می گوید: ما پیشتر نیز Juno را به سمت سیاره های گازی ارسال کرده بودیم اما در تمامی ماموریت های قبلی، فضاپیما فاصله خود را تا آنها حفظ کرده بود. حالا اما، با قرار گرفتن آن در مدار مشتری، فرصت های زیادی پیش رویمان قرار می گیرد.

Juno نزدیک تر از هر فضاپیمای دیگری بر فراز مشتری پرواز خواهد کرد.

فرصت هایی که لوین از آنها سخن می گوید موارد زیادی را شامل می شوند که از آن جمله می توان به مطالعه میزان آب موجود در جو مشتری، ترسیم نقشه از میدان مغناطیسی عظیم این سیاره و همچنین بررسی جاذبه آن اشاره نمود تا معلوم گردد که آیا هسته مشتری سخت است یا خیر.

کلیه این اطلاعات نیز به ناسا کمک خواهند کرد تا منشا و تاریخچه بزرگ ترین سیاره منظومه خورشیدی را بازسازی کند. البته در حال حاضر دانشمندان فرضیه های مختلفی را در این باره مطرح کرده اند اما داده های به دست آمده از Juno به آنها امکان خواهد داد تا درک خود از منشا و مبدا اصلی این سیاره را بهبود دهند و عاقبت به ما بگویند که باقی سیارات موجود در منظومه شمسی از کجا آمده اند.

ناسا برای آنکه به این اطلاعات دسترسی پیدا کند باید Juno را به مدار صحیح در اطراف مشتری گسیل می داد که سادگی مدار دایره ای اطراف زمین برای ماه را نداشت. نکته دیگری که باید به آن اشاره گردد این است که مدار پیش روی این فضاپیما کاملا بیضوی است و به همین خاطر Juno تنها برای چند ساعت به قطب های مشتری نزدیک خواهد شد و سپس برای مدت دوهفته در دورترین نقطه از سطح آن قرار می گیرد. البته شاید این شیوه برای گشتن به دور مشتری کارامد به نظر نیاید اما برای سالم نگه داشتن فضاپیما ضروری است.

این دور جنون آور برای چه؟

محوطه پیرامونی مشتری شرایط مطلوبی ندارد. این سیاره در احاطه میدان مغناطیسی قدرتمندی است که به واسطه اقیانوس هیدروژن فلزی مایع موجود در سطج زیرین سیاره شکل گرفته است. حرکت این مواد رسانا در اصل نوعی جریان الکتریکی را ایجاد می کند که عاقبت به شکل گیری میدان مغناطیسی مشهور به مگنتوسفر می انجامد که 2000 مرتبه از میدان مغناطیسی زمین قویتر است.

مگنتوسفر میلیون ها کیلومتر فضای پیرامونی مشتری را احاطه کرده و آنطور که اسکات بولتون محقق ارشد Juno گفته آن را به «بزرگ ترین موجودیت در منظومه خورشیدی تبدیل نموده» است.

میدان مغناطیسی که به آن اشاره نمودیم همواره با بادهای خورشیدی (ذرات بارداری که مرتبا از خورشید خارج می گردند و مگنتوسفر را شکل می دهند) تعامل دارد. این ذرات باردار در ادامه داخل میدان مغناطیسی به دام می افتند و کمربندهای بزرگ و قدرتمندی از تشعشع را ایجاد می کنند که دورتادور مشتری را احاطه کرده است.

این کمربندها چرخیدن به دور مشتری را دشوار می کنند زیرا آنطور که لوین می گوید قادرند «قطعات الکترونیکی موجود در فضاپیما را بسوزاند». از همین رو، Juno قبل از انجام ماموریت با یک لایه محافظ پوشش داده شد تا از اثرات میدان مغناطیسی مشتری روی آن کاسته شود، با این همه باز هم نمی توان گفت که تشعشعات این میدان مغناطیسی و اثراتش روی تجهیزات الکترونیکی فضاپیمای مورد بحث به کلی مهار شده است.

طبق گفته Rick Nybakken مدیر پروژه آزمایشگاه رانش جت ناسا در جریان این ماموریت نیز قرار است که Juno در معرض پرتوی اکسی قرار بگیرد که میزانش صد برابر پرتوهای مورد استفاده در حوزه دندانپزشکی خواهد بود. او در ادامه اظهار داشت: حتی با این وجود نیز ما آماده هستیم. ما مداری را در اطراف مشتری در نظر گرفته ایم که میزان اثرات پرتوی مشتری روی فضاپیما را به حداقل میزان ممکن می رساند.

مدار غیرمعمولی که برای Juno انتخاب شده امکانی را برای آن فراهم می کند تا در میدان مغناطیسی قدرتمند مشتری نسوزد

در واقع مدار غیرمعمولی که برای Juno انتخاب شده امکانی را برای آن فراهم می کند تا در این میدان مغناطیسی قوی نسوزد. در مورد کمربندهای پرتوی هم باید بگوییم اندکی شبیه به دونات هایی هستند که از خط استوای مشتری آغاز می شوند اما در قطب ها آنچنان که باید قوی نیستند.

بنابراین هر بار که Juno در طول مسیر خود به سیاره نزدیک می شود بر فراز قطب شمال آن قرار می گیرد و سپس در نزدیکی خط استوای آن کمترین فاصله را به مشتری پیدا می کند و بین کمربندی های پرتوی و سطح سیاره جای می گیرد.

در این مرحله Juno از قطب جنوب از مشتری فاصله می گیرد و هرچه جلوتر می رود فاصله اش هم از سیاره بیشتر میگردد تا دوباره در مدار خود به مشتری نزدیک گردد که از این مسیر تحت عنوان دور Perijove یاد شده.

قرار است که Juno بخش اعظمی از زمان خود را در فاصله زیاد از مشتری بگذراند و حدودا شش ساعت از سفر خود در هر یک از دورهای Perijove را به گردآوری اطلاعات صرف خواهد کرد. این زمان البته زیاد نیست اما در جریان آن، فضاپیما در فاصله 4100 کیلومتری از مشتری قرار می گیرد که با در نظر داشتن قطر 138 هزار کیلومتری خود سیاره فاصله کاملا نزدیکی است.

بازسازی تاریخچه مشتری

پس از ورود به مدار، Juno در هر دقیقه سه مرتبه به دور خود خواهد چرخید. به این ترتیب، تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده درون این فضاپیما همزمان با حرکت آن از قطبی به قطبی دیگر، 400 مرتبه به سمت مشتری نشانه گرفته می شوند تا اطلاعات بیشتری را در مورد تاریخچه این سیاره به دست آورند.

یکی از فریات اصلی در این باره آن است که مشتری از حجم انبوهی یخ و گرد غباری شکل گرفته که درست در مرزی ترین قسمت منظومه خورشیدی قرار داشتند و فاصله شان از موقعیت کنونی سیاره بسیار زیاد بوده است.

موادی که به آنها اشاره کردیم در ادامه با یکدیگر ترکیب شده اند تا هسته ای متراکم را تشکیل دهند و نیروی جاذبه ایجاد شده توسط آنها آنقدر زیاد بوده که گازها و دیگر عناصر سنگین را به سمت خود کشانده اند..

در مرحله بعد، سیاره به سمت خورشید مهاجرت کرده است تا در موقعیت کنونی اش قرار بگیرد. فرضیه دیگر این است که مشتری دقیقا در همان نقطه ای شکل گرفته که حالا در آن است و از گاز و گرد و غباری ایجاد شده که بعد از تشکیل خورشید برجای مانده است.

این گازها احتمالا به یکدیگر پیوسته اند و آنقدر متراکم شده اند و گازها و مواد دیگر را به سمت خود جذب نموده اند تا به شکل یک سیاره درآیند. هردوی فرضیات مطرح شده در این رابطه عملیاتی به نظر می آیند، اما Juno به ناسا کمک می کند تا عقلانی ترین فرضیه در این باره را شناسایی کند.

یکی از راهکارها برای رسیدن به این نتیجه مطالعه در مورد میزان آب موجود در جو مشتری است. رادیومترهای مایکروویو به خدمت گرفته شده درون این فضاپیما قادرخواهند بود که به دنبال H2O در داخل ابرهای هیدروژنی و هلیومی مشتری بگردند و از این طریق اطلاعات زیادی را در مورد نحوه و چگونگی شکل گیری این سیاره در اختیار دانشمندان قرار دهند.

لوین می گوید: اگر مشتری خیلی آنطرف تر از خورشید شکل گرفته باشد (جایی که بیش از اندازه سرد است) آنگاه حجم موادی که همراه با آب به آن وارد شده اند بیشتر از میزان کنونی می بود. اگر هم مشتری در نزدیکی خورشید شکل گرفته باشد (یعنی جایی که آب خیلی سرد نیست) آنگاه مواد دیگر به آن نمی چسبیدند. دست آخر اگر مشتری از ذرات یخ تشکیل نشده باشد آنگاه Juno آن حجم آبی که پیش بینی شده را پیدا نمی کند.

یکی دیگر از مسائل مهم در رابطه با این سیاره هسته آن است. Juno قرار است که میدان مغناطیسی مشتری و میدان گرانشی آن را مورد بررسی قرار دهد تا مشخص شود که آیا هسته متراکمی زیر گازها و مایعات در حال حرکت آن وجود دارد یا خیر.

احتمال آنکه هسته این سیاره صخره ای باشد یا از مواد تشکیل دهنده خاک و صخره به وجود آمده باشد، کم نیست با این همه، بعید به نظر می آید که این هسته شکلی شبیه به گرانیت داشته باشد. در نظر داشته باشید که بخش مرکزی این سیاره در معرض فشاری قرار دارد که ده ها هزار بار بیشتر از فشار وارده به زمین است. از این رو، دانشمندان دقیقا نمی دانند که رفتار مواد در مواجهه با این میزان فشار چگونه خواهد بود.

اگر هسته ای محکم درون مرکز این سیاره قرار داشته باشد، آنگاه فرضیه شکل گیری سیاره از تکه های بزرگ یخی قوت می گیرد و شواهدی به دست خواهد آمد که نشان می دهند عناصر سنگین متعددی درون هسته سیاره قرار دارند.

کلیه این جزئیات به ناسا کمک خواهند کرد تا تصویری روشن از نحوه شکل گیری مشتری به دست آورد و بعد از آنکه روشن شد سیاره گازی مورد بحث چطور در داخل منظومه خورشید شکل گرفته می توان به اطلاعات بیشتری در مورد نحوه شکل گیری سیارات دیگر دست پیدا کرد. چون مشتری خیلی بزرگ است و زودتر از باقی سیارات شکل گرفته تشخیص زمان به وجود آمدن آن اطلاعات ارزشمندی را در اختیار دانشمندان قرار خواهد داد و آنها درخواهند یافت که منظومه شمسی، سیارات درون آن و حتی انسان از کجا آمده اند.