جمعه 11 آبان 1403
Friday, 01 November 2024
دانشمندان می‌دانند روی ماه آب وجود دارد. اما محل تجمع و علت یخ زدن آن نامشخص است. حالا ماموریت مدارگرد تریل‌بلیزر (Trailblazer) ناسا قصد دارد از رموز آب و یخ در ماه پرده بردارد.
دانشمندان تاکنون در مطالعات مختلف نشانه‌هایی را مشاهده کرده‌اند که نشان می‌دهد حتی در نواحی از ماه که دما نسبتا بالا می‌رود، آب وجود دارد. همین نکته سبب می‌شود تا دانشمندان باور داشته باشند می‌توان آب را حتی به صورت یخ در نواحی از ماه با سایه دائمی یافت - نواحی که برای میلیاردها سال حتی نور مستقیم خورشید را دریافت نکرده‌اند. اما تاکنون، مطالعات کمی به بررسی مستقیم وجود یخ و علت آن در این نواحی اختصاص داده شده است. همین سبب شده تا درک جامعی از ماهیت چرخه آب در ماه نداشته باشیم.
این همان جایی است که مدارگرد تریل‌بلیزر ناسا وارد عمل می‌شود. این ماهواره کوچک با مدیریت آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) و دانشگاه «Caltech» در کالیفرنیا، آب‌های سطحی ماه را با جزئیات بی‌سابقه نقشه‌برداری می‌کند تا فراوانی، مکان، شکل و نحوه تغییر آب را در قمر زمین تعیین کند.
«بتانی اهلمن» محقق اصلی این پروژه می‌گوید: « انجام اندازه‌گیری‌های با وضوح بالا از نوع و مقدار آب در ماه به ما کمک می‌کند تا چرخه آب ماه را درک کنیم و سرنخ‌هایی را برای سوالات دیگر بدست آوریم، مانند اینکه آب چه زمانی در زمین شکل گرفت یا به زمین آورده شد. این مطالعات از اهمیت بالایی برخوردار هستند زیرا زمانی که بخواهیم انسان و یا ربات‌ها را به ماه بفرستیم، نیاز به درک کامل چرخه آب در ماه داریم.»
کاشفان آینده ماه می‌توانند یخ ماه را برای ایجاد اکسیژن قابل تنفس یا حتی سوخت مورد استفاده قرار دهند. آن‌ها همچنین می‌توانند تحقیقات علمی روی یخ در ماه انجام دهند. با استفاده از اطلاعات مدارگرد تریل‌بلیزر، می‌توان مکان دقیق یخ در آب و ضخامت آن را تعیین کرد. بدین ترتیب، انسانها یا ربات‌ها می‌توانند از یخ برای مطالعات پیشرفته‌تر نمونه‌برداری کنند.
این نمونه‌ها چه اطلاعاتی در اختیار ما قرار می‌دهد؟ به عنوان مثال، وجود آمونیاک در نمونه‌های یخ ممکن است نشان دهد که آب از دنباله‌دارها آمده است. از سوی دیگر، گوگرد می‌تواند نشان دهد که زمانی که ماه جوان بود، از نظر آتشفشانی فعالیت چشمگیری داشت و همین سبب شده تا گوگرد روی سطح بیاید و به همراه آب یخ بزند.
«راش کلیما» پژوهشگر پروژه مدارگرد تریل‌بلیزر در آزمایشگاه فیزیک دانشگاه «جان هاپکینز» می‌گوید: «در آینده دانشمندان می‌توانند یخ در دهانه‌هایی که دائما در سایه هستند را تجزیه و تحلیل کنند تا درباره منشا آب در ماه اطلاعات بیشتری کسب کنند. مانند هسته یخی یک یخچال طبیعی روی زمین که می‌تواند تاریخچه ارزشمندی از ترکیب جوی سیاره ما نشان دهد، یخ در ماه نیز می‌تواند سرنخ‌هایی در مورد اینکه آب از کجا آمده و چه زمانی به ماه رسیده است را ارائه دهد.»
درک اینکه آیا مولکول‌های آب آزادانه در سطح ماه حرکت می‌کنند یا در داخل سنگ‌ها محبوس شده‌اند نیز از نظر علمی اهمیت بالایی دارد. مولکول‌های آب می‌توانند از تله‌های سرد یخ زده - نواحی که همواره در سایه هستند - به مکان‌های دیگر در طول روز ماه حرکت کنند. یخ گرم شده توسط نور خورشید تصعید می‌شوند (تبدیل یخ جامد به گاز بدون عبور از فاز مایع). این امر به مولکول‌ها که حالا در فاز گاز هستند اجازه می‌دهد تا به مکان‌های سردتر حرکت کنند و یخ جدید را شکل دهند. دانستن چگونگی حرکت آب در ماه همچنین می‌تواند به بینش جدیدی در مورد چرخه آب در دیگر اجرام بدون اتمسفر مثل سیارک‌ها منجر شود.
مدارگرد تریل‌بلیزر به دو ابزار علمی مجهز است تا از این رموز پرده بردارد: طیف‌سنج مادون قرمز که از مواد معدنی در ماه با وضوح بالا نقشه‌برداری می‌کند (HVM3) و تصویرگر چند طیفی فروسرخ نقشه گرمایی ماه را تهیه می‌کند و «LTM» نام دارد. ابزار HVM3 توسط JPL ناسا توسعه یافته‌اند.
ابزار HVM3 اثرانگشت طیفی مواد معدنی و اشکال مختلف آب در سطح ماه را شناسایی کرده و از آن‌ها نقشه‌برداری می‌کند. این طیف‌سنج می‌تواند از نور بازتابیده ضعیف از د یواره‌های دهانه‌ها برای دیدن کف دهانه - حتی آن‌هایی که دائما در سایه هستند - استفاده کند.
ابزار LTM که توسط دانشگاه «آکسفورد» ساخته شده است، نقشه مواد معدنی و ویژگی‌های حرارتی ماه را ترسیم می‌کند. این دو ابزار در کنار هم تصویری از فراوانی، مکان و نوع آب تهیه می‌کنند و همچنین نحوه تغییر توزیع آن در طول زمان را ردیابی می‌کنند.
«نیل بولز» دانشمند ابزار LTM در دانشگاه آکسفورد می‌گوید: «ابزار LTM دقیقا دمای سطح ماه را نقشه‌برداری می‌کند، درحالیکه ابزار HVM3 به دنبال نشانه‌های طیفی مولکول آب است. هر دو ابزار به ما این امکان را می‌دهند که بفهمیم دمای سطح ماه چگونه بر توزیع آب اثر می‌گذارد.»
مدارگرد تریل‌بلیزر تنها 200 کیلوگرم وزن دارد و زمانی که پنل‌های خورشیدی خود را به صورت کامل باز کند، 3.5 متر عرض دارد. این مدارگرد در فاصله 100 کیلومتری از سطح ماه به دور آن می‌چرخد. این ماموریت توسط برنامه «ماموریت‌های نوآورانه برای اکتشافات سیاره‌ای» (SIMPLEx) ناسا در سال 2019 انتخاب شد.
مدارگرد و ابزارهای آن درحال حاضر تحت آزمایش‌های نرم‌افزاری سیستم پروازی هستند تا مهندسان از جنبه‌های کلیدی پرتاب و مانورهای آن در حین گردش به دور ماه اطمینان حاصل کنند. این مانورها حالا در مرحله شبیه‌سازی هستند. گروهی دیگر از مهندسان نیز همزمان درحال انجام آزمایش‌هایی برای شبیه‌سازی فرماندهی و ارتباط با شبکه فضایی ناسا و ناوبری هستند.
اگر همه چیز مطابق برنامه‌ریزی‌های انجام شده پیش رود، انتظار می‌رود که تریل‌بلیزر در اوایل سال 2025 میلادی به فضا پرتاب شود.
