کاوش سیارک غنی از فلزات گرانبها؛ ناسا در سایکی به‌دنبال چیست؟

درون کمربند سیارکی دنیایی پنهان است؛ پر از فلز؛ جایی که سطح آن ممکن است میزبان صخره‌ها و دهانه‌هایی از آلیاژهای آهن باشد. هیچ‌کس نمی‌داند این سیارک که در تصاویر تلسکوپی چیزی بیشتر از یک نقطه نورانی نیست، چه ظاهری دارد. نام آن سایکی (Psyche) است. می‌تواند تنها توده‌ای از سنگ و فلز باشد. اما همچنین می‌تواند مزین باشد به دنیایی از شگفتی‌های غیرزمینی؛ از جریان‌های منجمد ماده مذاب زرد تا پیچک‌هایی از آهن جامد که سر به آسمان می‌گذارند؛ مانند منظره آسمان‌خراش‌هایی مواج در افق.

«هنری استون» (Henry Stone)، از آزمایشگاه پیشران جت ناسا و مدیر پروژه مأموریت جدید، می‌گوید دانشمندان امیدوارند که سایکی «چیزی واقعاً عجیب» باشد.

مأموریت ناسا که نام آن نیز سایکی است، پس از تأخیری طولانی، در ۱۳ اکتبر (۲۱ مهرماه) از مرکز فضایی کندی در ایالت فلوریدای آمریکا، با یک راکت فالکون هوی اسپیس‌ایکس به فضا پرتاب شد. این پرتاب باری سنگین و طولانی را از دوش تیم مأموریت برداشت.

«جیم بل» (Jim Bell)، نایب بازرس ارشد و دانشمند سیاره‌ای از دانشگاه ایالتی آریزونا می‌گوید: «شما محموله ارزشمند خود را برمی‌دارید و آن را بالای یک بمب می‌نشانید.» او سابقه کار روی چند مأموریت فضایی را دارد: «وقتی راکت از سکو بلند می‌شود، دوست دارید آواز بخوانید، دوست دارید برقصید و هم‌زمان می‌خواهید بالا بیاورید.»

این فضاپیما هفت‌خوان خود را در منظومه شمسی آغاز کرده است و درنهایت در سال ۲۰۲۹ به سیارک فلزی مرموز می‌رسد.

«پل برن» (Paul Byrne)، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس می‌گوید: «ما نمی‌دانیم این [سیارک] چه ظاهری خواهد داشت. تا وقتی به آن نرسیده‌ایم، کسی چه می‌داند که قرار است چه چیزی ببینیم؟»

این مأموریت به سرپرستی دانشگاه ایالتی آریزونا و آزمایشگاه پیشران جت ناسا، اولین تلاش انسان برای کاوش یک سیارک فلزی است. این تلاش به دانشمندان کمک خواهد کرد تا تولد آتشین منظومه شمسی را بهتر بفهمند. اما در این مرحله، همه‌چیز درباره مأموریت سایکی، به‌جز اینکه چنین مأموریتی وجود دارد، یک راز است.

«لیندی الکینز-تنتون» (Lindy Elkins-Tanton)، بازرس ارشد مأموریت و یک دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه ایالتی آریزونا می‌گوید: «بزرگ‌ترین آرزوی من این است که سایکی تماماً ما را غافلگیر کند.»

یاغیان کمربند سیارکی

سیارک‌های میان مدارهای مریخ و مشتری به‌طور کلی به سه دسته تقسیم می‌شوند: نوع سنگی با کمی فلز (نوع S)، سیارک‌های سنگی با رس و دیگر ترکیبات کربن‌دار (نوع C) و آن‌هایی که گمان می‌رود فلز بسیار زیادی دارند (نوع M). تقریباً هشت درصد سیارک‌ها در کمربند سیارکی از نوع M هستند؛ این یعنی آن‌ها نادر، کنجکاوی‌برانگیز و کاوش‌نشده هستند.

در سال ۱۸۵۲، «آنیباله د گاسپاریس» (Annibale de Gasparis)، اخترشناس ایتالیایی، سیارکی ۲۷۰ کیلومتری کشف کرد و نام آن را با الهام از الهه روح در یونان، سایکی گذاشت. چند دهه بعد، دانشمندان از روی درخشش این سیارک حدس زدند که نوع آن M و با آهن فراوان و مقداری نیکل است.

بل می‌گوید: «وقتی [دانشمندان] نورهای رادیویی به آن می‌تابانند، نورها با چنان شدتی بازمی‌گردند که انگار از یک آینه فلزی منعکس شده‌اند نه یک سنگ ناهموار.» تغییرات کوچک مدار سایکی و دیگر سیارک‌های نزدیک به آن می‌گویند که این سیارک بسیار چگال است و شاید همان‌طور که در ابتدا تصور می‌شد، تقریباً تمام آن از جنس فلز باشد.

در این صورت، سایکی حتی با استانداردهای سیارک‌های نوع M نیز یک جرم بسیار عجیب است و دانشمندان داستان‌های مختلفی برای منشأ آن ساخته‌اند.

یک مورد وسوسه‌انگیز این است که این سیارک قلب یک دنیای تقریباً بزرگ است؛ هسته فلزی سیاره‌ای که نتوانست متولد شود. الکینز-تنتون می‌گوید: «بهترین راهی که برای ساخت یک توده فلزی بزرگ می‌شناسیم تشکیل یک بدنه مادر و ایجاد یک هسته فلزی است.» این فرایندی است که هنگام شکل‌گیری سیاره‌های سنگی رخ می‌دهد که در آن عناصر سنگین‌تر درون یک کره به اعماق سقوط می‌کنند.

هیچ‌کس تابه‌حال هسته یک سیاره را ندیده است. آن‌ها را تنها می‌توان با استفاده از امواج لرزه‌ای قدرتمند یا با مطالعه تکان‌های سیاره در مدار خود به‌طور غیرمستقیم احساس کرد. برندن جانسون (Brandon Johnson)، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه پردو می‌گوید: «ما نمی‌توانیم هسته هیچ‌کدام از بدنه‌های سیاره‌ای را ببینیم. اما شاید بتوانیم در سایکی شاهد چنین چیزی باشیم و این واقعاً هیجان‌انگیز است.»

وجود یک هسته آشکار به این معنی است که پوسته و گوشته سیاره مادر در یک برخورد غول‌آسا جدا شده‌اند. جانسون می‌گوید: «اگر سایکی بدنه‌ای بوده که به یک سیاره بزرگ‌تر برخورد کرده، احتمالاً در همان یک برخورد بخش بزرگی از گوشته‌اش را از دست داده است.»

یک احتمال دیگر این است که سایکی بسیار نزدیک به خورشید شکل گرفته باشد؛ جایی که مواد سطح آن مانند کاغذهای تزئینی به بیرون دمیده شده و تنها هسته مقاوم‌تر آن باقی مانده است. بل می‌گوید: «این یک دلیل است که چرا عطارد یک هسته آهنی بزرگ دارد.» اما اگر سایکی آنجا متولد شد، چطور به کمربند سیارکی فراتر از مریخ رسید؟

این پرسش بخشی از یک معمای کلی‌تر است که دانشمندان سیاره‌ای می‌خواهند از سایکی برای حل آن استفاده کنند: الکینز-تنتون می‌پرسد: «مواد در ابتدا کجا شکل گرفتند و چگونه از کمربند سیارکی سر درآوردند؟ من فرض می‌کنم که ما درباره بخش‌های بزرگی از آن فرایند هیچ ایده‌ای نداریم.»

سرک‌کشیدن به یک سیارک

تازه‌ترین داده‌ها می‌گویند که سایکی ترکیبی از سنگ و فلز (عمدتاً آهن) است و فلز ۳۰ تا ۶۰ درصد حجم آن را در بر می‌گیرد. یعنی این سیارک آن‌قدرها که تصور می‌شد فلزی نیست، اما همچنان احتمالاً بیش از نیمی از آن از جنس فلز است.

جانسون می‌گوید: «این درحقیقت چگال‌ترین [سیارک] نیست.» اما آن‌طور که رادار با آن شدت از آن منعکس می‌شود، «به این معنی است که بیشترین فلز را در سطح خود دارد.» بااین‌حال، جزئیات آن همچنان در حد حدس و گمان باقی مانده است. حتی شکل آن نیز نامشخص است. دانشمندان اغلب آن را یک سیب‌زمینی توصیف می‌کنند، چون به‌قول الکینز-تنتون، «سیب‌زمینی‌ها شکل‌های فراوانی دارند.»

خوشبختانه فضاپیمای سایکی تجهیزات لازم برای آشکارکردن حقیقت را در اختیار دارد. این کاوشگر به مجموعه‌ای از ابزارها با وظایف خاص مجهز است: یک جفت طیف‌سنج برای رمزگشایی از ترکیب عناصر سیارک، یک مغناطیس‌سنج برای جستجوی یک میدان مغناطیسی باستانی، یک دوربین تصویربرداری چندهدفه و یک ابزار برای مطالعه میدان گرانشی سیارک که می‌تواند اطلاعات مربوط به چگالی آن را آشکار کند.

این فضاپیما حالا در سفری ۳٫۵ میلیارد کیلومتری به سوی مقصد خود است. در سال ۲۰۲۶ به مریخ نزدیک می‌شود تا با کمک گرانش این سیاره به‌سمت سایکی شتاب بگیرد. استون می‌گوید این سفر «مانند ۱۰٬۰۰۰ بار رفت و برگشت به ماه» است.

فضاپیما در تابستان ۲۰۲۹ به سایکی نزدیک می‌شود و در مداری عریض دور آن می‌گردد. الکینز-تنتون می‌گوید: «ما می‌خواهیم به آن سرک بکشیم.»

انبوهی از مدارهای نزدیک‌تر طراحی می‌شوند؛ بخشی به این دلیل که ابزارها بتوانند خوانش بهتری از سیارک داشته باشند و بخشی به این دلیل که به گفته الکینز-تنتون: «ما باید نور درست را برای گرفتن عکس‌ها پیدا کنیم، زیرا سایکی به‌طرزی ناخوشایند، مانند یک مرغ روی سیخ دور خود می‌گردد». اما فضاپیما باید کارش را از دور شروع کند، چون شکل نامعمول و چگالی بالای سیارک به این معنی است که «میدان گرانشی سایکی واقعاً عجیب خواهد بود.»

نزدیک‌شدن به سیارک بدون برنامه‌ریزی دقیق مدارهای آینده معادل است با برخورد فضاپیما به سطح آن. استون می‌گوید: «ما باید از همان اولین دور یک مدل گرانشی تقریبی از سیارک بسازیم.»

بعد از ۲۶ ماه، مأموریت اصلی تکمیل می‌شود. بعد از آن، اگر ناسا اجازه دهد، فضاپیما «اجازه خواهد داشت نزدیک و نزدیک و نزدیک‌تر شود» تا باکیفیت‌ترین داده‌های ممکن را جمع‌آوری کند – پیش از آنکه درنهایت به زمین فلزی و سرد سیارک آن برخورد کند.

خصوصیاتی غیراین‌جهانی

در آن مدارهای نزدیک، مناظر سایکی آشکار خواهد شد. بل می‌گوید: «ما از آن نقطه به چیزی می‌رسیم که [خدا می‌داند]. ما واقعاً نمی‌دانیم چه چیزی خواهیم دید. می‌تواند کاملاً کسل‌کننده باشد.» اما شاید هم بی‌اندازه تماشایی باشد. برخورد یک شهاب‌سنگ به سایکی می‌تواند مختصراً آهن را ذوب کند، باعث شود جریان‌های آهن مذاب به بالا و بیرون سیارک جاری شوند. بل می‌گوید: «وقتی [آهن مذاب] به خلأ برسد، به‌سرعت سرد می‌شود و می‌تواند [چیزی شبیه به] یک تاج بر جای بگذارد. این تماماً حدس و گمان است – اما فکرکردن به آن جالب است.»

شاید بافت‌های زخمی فعالیت آتشفشانی در گذشته‌های بسیار دور و ناشناخته نیز وجود داشته باشد. سال‌ها قبل، وقتی آهن مذاب سایکی شروع به خنک‌شدن کرد، هر مایع غنی از فسفر درون آش پیش‌سیاره‌ای آن باید بالا آمده باشد؛ مانند روغنی که از ترکیب‌شدن با آب فرار می‌کند. سپس این مواد به‌صورت لاوای زرد و گوگردی روی سطح فوران کرده‌اند.

الکینز-تنتون می‌گوید: «این چیزی است که واقعاً امیدوارم آن را ببینیم؛ شواهد فعالیت آتشفشانی گذشته روی یک سطح فلزی. فکر می‌کنم این فوق‌العاده خواهد بود.»

بل می‌گوید اگر بقایای یک میدان مغناطیسی شناسایی شود، اثبات این فرضیه که سایکی هسته جداشده یک دنیای شکل‌نگرفته است، مثل آب‌خوردن است.

سیاره‌های سنگی با جریان آشفته فلزات مایع در هسته خود (مانند زمین امروز و مریخ سال‌های سال قبل) میدان‌های مغناطیسی عظیمی دارند. اندازه کوچک سایکی به این معنی است که مایعات درون آن از مدت‌ها قبل خشک شده‌اند. اما یک امضای قوی میدان مغناطیسی حک‌شده در ژئولوژی آن به ما خواهد گفت که این سیارک زمانی یک هسته مایع و دینام داشته است.

ناسا در سال ۲۰۱۷ مأموریت سایکی را در کنار یک مأموریت سیارکی دیگر به نام لوسی انتخاب کرد. این دو برنده‌های یک شبه‌رقابت بودند تا برای مأموریت‌های رباتیکی چراغ سبز ناسا را بگیرند. الکینز-تنتون می‌گوید: «ما شرط بستیم که اگر برای پرواز انتخاب شدیم (که بسیار نامحتمل بود) تتو بزنیم. پس حالا هر هفت نفر ما تتو داریم.» تتوی او یک خرده‌سیاره است.

حالا فضاپیما در مسیر خود، قرار است اولین فرستاده بشریت به دنیایی کاملاً نو باشد.