بررسی طرح ۸ میلیارد دلاری ناسا برای کاوش در پی حیات فرازمینی (بخش دوم و پایانی)

پس از ارائه‌ی بخش اول گزارش مربوط به بررسی طرح ۸ میلیارد دلاری ناسا برای کاوش در پی حیات فرازمینی، اینک به ادامه‌ی این گزارش می‌پردازیم. در ادامه‌ی مقاله، ابتدا به بررسی چند تصویر معروف از قمر اروپا و ارائه‌ی توضیح اجمالی در مورد آن‌ها می‌پردازیم:

یک عکس از اروپا با رنگ‌های غیر واقعی که توسط فضاپیمای گالیله گرفته شده است. چنین عکس‌هایی بیش از یک دهه است که ناسا و کالبرسن را شیفته‌ی خود کرده‌اند.

این یک عکس رنگی بهسازی شده از ناحیه‌ی اطراف گودال پویل Pwyllاست که اخیرا در اثر برخورد یک جرم آسمانی ایجاد شده است. قطر گودال در حدود ۲۶ کیلومتر است و یکی از جوان‌ترین عوارض پوسته‌ی اروپا محسوب می‌شود. دایره‌ی تیره‌ در میان رگه‌های سفید که در اثر بیرون آمدن محتوای زیر سطح اروپا به وجود آمده است، طبق تخمین‌ها در حدود ۴۰ کیلومتر قطر دارد. رگه‌های سفید که همچون پرتوهای نور به نظر می‌رسند، تا بیش از هزار کیلومتر در تمام جهات امتداد یافته‌اند. این رگه‌ها از روی بسیاری از نواحی سطحی اروپا عبور کرده‌اند؛ به این معنی که از تمام سطوحی که از روی آن‌ها عبور کرده‌اند، جوان‌تر هستند.

عکسی از ناحیه‌ی کونامارا Conamara در اروپا با پوسته‌ی یخی نازک و منقطع که نشانگر برهم‌کنش بین رنگ سطوح یخی با سازه‌های یخی است. در مناطقی که دارای رنگ‌های سفید و آبی هستند، غبار یخی وجود دارد که ناشی از بیرون آمدن ذرات حاصل از تشکیل گودال پویل در ۱۰۰۰ کیلومتری جنوب این منطقه است.

در این عکس رنگی ترکیبی، سه ناحیه با رنگ‌های متمایز به چشم می‌خورد. رنگ سفید درخشان نشانگر آن دسته از نواحی است که در اثر نشستن مواد حاصل از تشکیل گودال جوان Pwyll در ۱۰۰۰ کیلومتری جنوب این منطقه به رنگ سفید درآمده‌اند. همچنین نواحی قرمز-مانندی در اطراف برآمدگی‌های گنبدی شکل و در امتداد لبه‌های برآمده در بخش مرکزی عکس، در سطوح منقطع دیده می‌شود. طبق ارزیابی دانشمندان این مناطق در حال تجربه‌ی فرآیندهایی گرمایی هستند. آن دسته از نواحی که در آنجا فرآیندهای زمین‌شناختی جریان دارد، به رنگ قرمز درمی‌آیند. ناحیه‌ی سوم نیز دارای رنگ آبی است که مرتبط با لایه‌های مسطح یخی نسبتا قدیمی است.

یک تصویر نمای نزدیک از ترا Thera و تریس Thrace، دو ناحیه‌ قرمزرنگ که در میان سطوح هموار و قدیمی یخ‌زده قرار گرفته‌اند. ترا در سمت چپ تصویر، ۷۰ کیلومتر عرض و ۸۰ کیلومتر طول دارد و به نظر می‌رسد نسبت به محیط اطراف خود کمی پست‌تر باشد. تریس نسبتا سطح ناهموارتری دارد و به نظر می‌رسد نسبت به سطوح هموار یخ‌زده‌ی مجاور، در ارتفاع بالاتری قرار گرفته باشد. یکی از مدل‌های ارائه‌شده در مورد تشکیل این نواحی، می‌گوید ذوب شدن پوسته‌ی یخی اروپا توسط اقیانوس‌های زیرین باعث به وجود آمدن آن‌ها شده است.

این عکس نواحی یخی اروپا را در مقیاس مشابه ناحیه‌ی بِی Bay کالیفرنیا مقایسه می‌کند.

این عکس ترکیبی به‌خوبی نحوه‌ی پخش سطوح یخی و دیگر مواد معدنی در ناحیه‌ی Tyre، یکی از قدیمی‌ترین بخش‌های پوسته‌ی اروپا را نشان می‌دهد. Tyre با قطر ۱۴۰ کیلومتر، ابعادی برابر هاوایی دارد و گمان می‌رود محل برخورد یک شهاب‌سنگ یا ستاره‌ی دنباله‌دار باشد. مناطق آبی‌رنگ این عکس نشانگر مناطقی با بیشترین تمرکز نمک‌های معدنی است. این نمک‌ها از نظر ترکیب شیمیایی با نمک‌های یافت شده در ته دره‌ی مرگ (Death Valley) در کالیفرنیا مشابهت دارند. مناطق با رنگ زرد و نارنجی نیز دارای سطوحی با مقدار زیادی از یخ هستند.

این ساختار موزاییکی ناحیه‌ی آشفته‌ی کونامارا به‌وضوح نشانگر بالا آمدن متناوب سطح اروپا است. شکل‌های نامنظم از بلوک‌های آب یخ‌زده به علت شکستن و جابه‌جایی پوسته‌ به وجود آمده‌اند. این بلوک‌ها تغییر مکان داده، چرخیده و حتی قسمتی از آن‌ها در یک ماده‌ی سیال غوطه‌ور شده است. این ماده می‌تواند آب مایع یا یخ در حال ذوب متحرک یا مخلوط آب و یخ باشد. وجود چنین مشخصه‌های زمین‌شناختی جوانی نشان می‌دهد که سطح پس از ذوب شدن، دوباره منجمد و تبدیل به یخ جامد، اما شکننده‌ای شده است.

نمایی از صخره‌های ناحیه‌ی آشفته‌ی کونامارا در کنار لبه‌ی بلندی‌های یخی را مشاهده می‌کنید. بافت راه‌راه مناطق قدیمی به صفحاتی شکسته شده‌ است که توسط یک بافت درهم‌آمیخته از هم جدا شده‌اند. خود صخره‌ها دارای سطح زبر و ناهمواری بوده و پیچ‌خورده‌اند و مواد جاری‌شده در پای آن‌ها جمع شده‌اند. ارتفاع صخره‌ها و لبه‌های ناصاف آن با وجوه صخره‌های Rushmore قابل مقایسه است.

در این تصویر برای بهسازی عکس به‌منظور درک بهتر ویژگی‌های ساختار سطح منطقه‌ی Minos Linea از رنگ‌های غیرواقعی استفاده شده است. مناطق لکه‌دار و عارضه‌های سطحی خطی و طویل در این عکس با رنگ قرمز و قهوه‌ای نشان داده شده است که نشانگر حضور مواد ناخالص در داخل یخ است. مناطق هموار یخی در اینجا با رنگ آبی نشان داده‌ شده‌اند که دارای ضریب انعکاس طول‌موج‌های فروسرخ متفاوتی هستند. دلیل آن می‌تواند تفاوت اندازه‌ی کریستال یخ باشد.

این باکیفیت‌ترین تصویر تهیه‌شده از اروپا است و در هر واحد عکس، ۶ متر از سطح اروپا نشان داده می‌شود. این تصویر به‌صورت مورب تهیه شده است؛ بنابراین نمای این عکس به دید کسی نزدیک است که از پنجره‌ی هواپیما به بیرون نگاه می‌کند؛ با این‌که از ارتفاع ۵۰۰ کیلومتری گرفته شده است. بنابراین ساختارهای دیده‌شده در پایین عکس به بیننده از ساختارهای بالای عکس نزدیک‌تر هستند. 

قانع کردن همه برای انتخاب اروپا

سیاست‌مداران دیگر، بیشتر خود را مشغول فعالیت‌هایی می‌کنند که منافع زمینی داشته باشد. نمایندگان کنگره‌ی آمریکا در دو مجلس سنا و مجلس نمایندگان آمریکا از ایالت‌های آلاباما و فلوریدا روی موشک «سیستم پرتاب فضایی» (SLS) تمرکز دارند، موشکی که مراحل طراحی و ساخت آن در مرکز پرواز فضایی مارشال در آلاباما طی شده است و مراحل آزمایش آن در مرکز فضایی کندی در فلوریدا در حال انجام است. همتای کالبرسن در مجلس سنا و رئیس کمیسیون تخصیص اعتبارات به بودجه‌ی ناسا، ریچارد شلبی است که یک جمهوری‌خواه از آلاباما است.

چند سال پیش بود که کالبرسن بر استفاده از موشک پیشرفته‌ی SLS در مأموریت‌های اروپا اصرار داشت. گفتن این‌که استفاده از این موشک قدرتمند برای رسیدن به مشتری ضروری است، کاملا به‌جا است؛ چرا که SLS از هر پیشرانه‌ی دیگری سریع‌تر می‌تواند این کار را انجام دهد. اما از طرف دیگر یک علت عملی نیز وجود دارد. کالبرسن به موافقت شلبی برای تخصیص بودجه‌ی بیشتر برای ناسا احتیاج دارد و از طرف دیگر شلبی برای موشک SLS نیاز به مأموریت‌های فضایی دارد. آن‌طور که به نظر می‌رسد، مأموریت‌های اروپا بیش از مأموریت فضایی قابل تصور دیگر می‌تواند هزینه‌های سنگین تولید SLS را توجیه کند.

فضاپیمای جونو با وزن ۳.۵ تن در سال ۲۰۱۱ بر بالای یک راکت اطلس۵ قرار گرفت و به‌سوی مشتری پرتاب شد و بعد از پنج سال به مقصد خود رسید. فضاپیمای کلیپر با وزن ۶ تن را می‌توان با استفاده از موشک SLS در عرض ۲.۷ سال به مشتری رساند؛ آن‌هم به‌صورت مستقیم و نه بدون استفاده از کمک نیروی گرانشی سیارات. فرودگر اروپا وزن بیشتری نسبت به کلیپر خواهد داشت و در کمتر از ۵ سال به مشتری خواهد رسید.

حتی می‌توان گفت فرودگر اروپا بدون موشک SLS نمی‌تواند به اروپا برسد. نسخه‌ی Block 1b از موشک SLS در حدود ۳۰۰۰ تن وزن دارد. بیشتر این وزن را سوخت هیدروژن مایع و اکسیژن تشکیل می‌دهد. خود فضاپیما تنها بخش بسیار کوچکی از جرم پرتابه را تشکیل خواهد داد (در حدود چند تن). جرم خالص خود فرودگر در ابتدا ۴۷۷ کیلوگرم خواهد بود، یعنی ۰.۰۱۶ درصد از وزن کل آنچه پرتاب خواهد شد. در حالی که وزن تجهیزات علمی در حدود ۰.۱ این رقم است. به عبارت دیگر ۹۹.۹۹ درصد از وزن این مأموریت را خود موشک و تجهیزات فرود تشکیل خواهد داد.

با استفاده از موشک SLS دانشمندان می‌توانند سریع‌تر به داده‌های مورد نیاز خود دست پیدا کنند. نمایندگان آلاباما و فلوریدا هم خوشحال هستند؛ چرا که موشک آن‌ها فرصت خودنمایی خواهد داشت و کالبرسن هم حمایت لازم سنا برای تأمین مخارج ماجراجویی پرهزینه‌ی خود برای پیدا کردن حیات در یک قمر یخ‌زده در اعماق منظومه‌ی شمسی را خواهد داشت.

انجامش بدهید

کالبرسن امیدوار بود مأموریت فرودگر تا یک سال بعد از مأموریت کلیپر، یعنی در حوالی سال ۲۰۲۳ آماده شود؛ اما مهندسان JPL در نشست توجیهی ماه فوریه به او گفتند آن‌ها زمان بیشتری برای توسعه و ساخت کوره‌ی لازم برای حفاظت سیاره‌‌ای و همین‌طور دیگر فناوری‌های لازم نیاز دارند. اگر تأمین بودجه به مشکلی برنخورد، سال ۲۰۲۴ یا ۲۰۲۵ برای انجام این مأموریت مناسب خواهد بود. کالبرسن می‌تواند با این تأخیرها کنار بیاید. این نماینده اهل تگزاس همچنین می‌گوید:

وقتی صحبت از طراحی و ساخت یک فضاپیما با این حجم از پیچیدگی می‌شود، من نمی‌خواهم شما را تحت فشار بگذارم، خب شاید کمی به شما فشار بیاورم؛ چون می‌خواهم شما این کار را بی‌نقص انجام دهید. اما من تأخیر از جانب واشنگتن را تحمل نخواهم کرد. اما من به فشار آوردن به مأموران دولتی ادامه خواهم داد. کار من همین است. پس عجله نکنید؛ ولی انجامش بدهید.

برای چند سال رابطه‌ی مستمری بین کالبرسن، مقر اصلی ناسا و JPL که دستوراتش را از واشینگتن می‌گیرد، برقرار بوده است. در جلسه‌ی توجیهی، او چند بار از دانشمندان و مهندسان JPL پرسید آیا مقام‌های بلندپایه‌ی ناسا به این مأموریت‌ها توجه و کمک لازم را کرده‌اند یا نه. او در جواب شنید که اخیرا این‌طور بوده است. کالبرسن با چارلز بولدن، رئیس اجرایی سابق ناسا، رابطه‌ی شکننده‌ای داشته است. اما مدیر جدید ناسا، رابرت لایت‌فوت حمایت کامل خود از طرح را ابراز کرده است. در ادامه کالبرسن اظهار کرد که او اخیرا با مقام‌های مسئول دولت ترامپ، از جمله مایک پنس، معاون رئیس‌جمهور، در مورد تداوم حمایت از این پروژه‌ها  صحبت کرده است.

به نظر می‌رسد آینده‌ی بلندمدت این دو مأموریت حداقل تا حدی تضمین شده باشد. کالبرسن از سال ۲۰۰۱ نمایندگی ایالت تگزاس را بر عهده داشته است. با این‌که ایالت تگزاس از گذشته گرایش شدید و کاملی به جمهوری‌خواهان داشته؛ اما اخیرا حضور جناح آبی، یعنی دموکرات‌ها، در آنجا جدی‌تر شده است. با این حال کالبرسن در رقابتی نزدیک توانست رقیب خود را در انتخابات سراسری با نتیجه‌ی ۵۶ درصد در مقابل ۴۴ درصد شکست دهد.

اگر او به پیروزی در انتخابات ادامه دهد، می‌تواند تا چهار سال دیگر به‌عنوان رئیس یکی از کمیته‌های فرعی تخصیص بودجه به ناسا فعالیت داشته باشد و بعد از آن می‌تواند ریاست کمیته‌ی اصلی را بر عهده بگیرد. این پیشرفت کالبرسن برای مأموریت‌های اروپا ضرورت دارد؛ چرا که آینده‌ی مأموریت کلیپر تا حدی زیادی تثبیت شده است، اما اگر حمایت کالبرسن و لابی‌گری او در مجلس نباشد، مأموریت فرودگر اروپا با خطر عدم تأمین بودجه مواجه خواهد شد.

زندگی و مرگ سریع

فرودگر اروپا بدون شک (حداقل در ابتدای کار) یک جهان خشک و بی‌حاصل را کشف خواهد کرد. یک میکروب تازه به وجود آمده حتی اگر به زندگی در خلأ و در دمای ۲۰۰ درجه‌ی سلسیوس زیر صفر هم عادت کرده باشد؛ تشعشعات یونیزه کننده‌ی مشتری در چند روز تا چند هفته آن را خواهد کشت. اما دانشمندان عقیده دارند که نشانه‌هایی از حیات در اقیانوس‌های زیر سطح اروپا می‌تواند در سطح آن نمایان شود و فرودگر می‌تواند این نشانه‌ها را ردیابی کند، به‌خصوص اگر در مکان مناسبی فرود آمده باشد.

فرودگر اروپا می‌تواند تا ۱۰ سانتی‌متر زیر سطح را می‌کند و به کاوش ادامه می‌دهد، جایی که احتمال یافتن حیات بیشتر است؛ چون اثرات تشعشعات در آنجا قابل چشم‌پوشی است. آنچه تاکنون مشخص شده، این است که فرودگر اروپا مجهز به یک بازوی بُرنده خواهد بود که در آن یک اره‌ی دوار قرار خواهد گرفت. به دلیل برودت زیاد سطح اروپا، گفته می‌شود یخ موجود در آنجا از گرانیت هم سخت‌تر است، از این‌رو ناسا تاکنون ۳۵ نوع مختلف از تیغه‌ها را در ۲۵ سطح مختلف از جمله‌ یخ آزمایش کرده است.

با توجه به این‌که تجهیزات علمی فرودگر توسط سطوح سخت‌شده‌ی ضد تشعشع پوشیده شده است، مأموریت آن به‌طور رسمی بیست روز طول خواهد کشید. اما در نهایت طول عمر فرودگر به باتری‌های آن بستگی دارد؛ باتری‌هایی که ظرفیت آن‌ها ۴۵ کیلووات ساعت است. (یک مک‌بوک پرو اگر با ظرفیت کامل و به‌صورت ۲۴ ساعته کار کند، ‌این میزان انرژی را در یک ماه مصرف خواهد کرد.)

این میزان انرژي می‌تواند زمان زیادی برای جمع‌آوری نمونه‌ها در اختیار قرار کاوشگر قرار دهد. در گزارشی که اخیرا توسط تیم علمی مأموریت فرودگر، با سرپرستی کوین هند منتشر شده، به جزئیات مربوط به تجهیزات فرودگر اشاره شده است. از جمله یک میکروسکوپ که می‌تواند سلول‌هایی با ابعاد ۰.۲ میکرومتر را شناسایی کند و همچنین دو نوع طیف‌سنج که می‌توانند در تشخیص هر نوع نشانه‌ای از حیات مورد استفاده قرار گیرند. در آینده‌ی نزدیک این تیم علمی قصد دارد با اعلام فراخوان، از دانشمندان بخواهد طرح‌های خود برای ساخت این ابزار را ارائه دهند. مرحله‌ای نهاییِ انتخاب طرح‌ها در ماه می ۲۰۱۸ صورت خواهد گرفت.

علاوه بر جستجوی حیات در اروپا، فرودگر دو مأموریت جانبی دیگر نیز خواهد داشت. فرودگر سعی خواهد کرد شرایط پشتیبانی از حیات در اقیانوس‌های زیرسطحی را از طریق سنجش ترکیب شیمیایی آب و همچنین ضخامت یخ مورد بررسی قرار دهد. همچنین فرودگر با تعیین مشخصات این جهان ناشناخته سعی خواهد کرد اطلاعات کافی برای کاوش‌های آتی، از جمله تلاش برای سوراخ کردن یخ فراهم کند. کالبرسن به نظر راضی می‌رسد: «ما سریع زندگی می‌کنیم. ما زود می‌میریم و البته کارهای علمی زیادی هم انجام می‌دهیم.»

_{نگاهی نزدیک به ویژگی‌های سطحی و زیرسطحی احتمالی اروپا}

_{نحوی‌ رسیدن فرودگر به اروپا}

_{حتی با وجود استفاده از موشک SLS Block 1B رساندن فرودگر به اروپا پنج سال زمان می‌برد.}

_{مراحل فرود آمدن فرودگر اروپا}

_{بازوهای تثبیت‌کننده به فرود آمدن کاوشگر روی سطوح ناهموار کمک خواهند کرد}

_{چطور می‌توان فرودگر را روی اروپا فرود آورد و حمل‌کننده‌ی آن را به مدار بازگرداند؟} 

_{ساده به نظر می‌رسد!}

_{زیر سطح اروپا به چه شکل خواهد بود؟}

یک سلاح مخفی

به لطف هشدارهای آرتور کلارک در رمان اودیسه‌ی ۲ در مورد رخدادهای شوم فضایی، حالا اغلب جوامع علمی و تکنیکی مانند کالبرسن در مورد کاوش در اروپا هیجان‌زده هستند؛ اما برای مردم عادی این قمر پوشیده از یخ عموما ناشناخته باقی‌ مانده است. ۸ میلیارد دلار خرج چه چیزی می‌شود؟ برداشتن یک تکه یخ از قمر مشتری در چند صد میلیون کیلومتر دورتر؟ انجام این کار چه دلیلی دارد؟ این کار کالبرسن است که در مورد اهمیت کاوش اروپا با همکاران خود صحبت کرده و آن‌ها را متقاعد کند.

او برای انجام این کار یک سلاح مخفی دارد. او برای شرکت در جلسه‌ی توجیهی در JPL یکی از دوستانش را با خود آورده بود: کارگردان مشهور سینما جیمز کامرون. این دو نفر علایق مشترکی در مورد اکتشافات اقیانوسی دارند، از همین رو کامرون مکررا از مهندسان در مورد باتری‌ها، ترکیب شیمیایی اقیانوس و موضوعات دیگر می‌پرسید. اما مهم‌تر از همه این است که او نقش داستان‌گویی در مورد اروپا را بر عهده خواهد داشت. کالبرسن در مورد دوست خود می‌گوید:

اگر می‌خواهید با دنیا حرف بزنید، این مرد می‌داند چطور باید این کار را انجام داد.

او راست می‌گوید، هنوز هم تایتانیک و آواتار از پرفروش‌ترین‌های تاریخ سینما هستند.

در جلسه‌ی برگزارشده در JPL، کوین هند کاور یک گزارش را که توسط تیم ساخت فرودگر تهیه شده بود، به دیگران نشان داد. تصویری از فضاپیما روی سطح اروپا در حالی که مشتری در حال بالا آمدن از افق است. این تصویر ما را به یاد تصویر سمبلیک طلوع زمین می‌اندازد که توسط آپولو ۸ گرفته شده بود؛ تصویری که به ناسا کمک کرد فرود روی ماه را برای عموم مردم توجیه کند. کامرون با دیدن آن می‌گوید:

شما باید روی این عکس کار کنید. شما باید این عکس را با زاویه‌ی ۳۰ درجه بالای افق داشته باشید. این واقعا لازم است.

_{چگونگی نمونه‌برداری از یخ}

کوین هند به او گفت چون اروپا توسط نیروی گرانش مشتری قفل شده است، همیشه تنها نیمی از آن رو به مشتری است. او گفت: «شما نباید محل فرود خود را با معیارِ داشتن منظره‌ی بهتر برای عکاسی تعیین کنید.» کامرون در جواب گفت:

پس بهتر است این فرودگر یک محل مناسب رو به مشتری برای فرود داشته باشد.

همه‌ی دانشمندان و مهندسان حاضر در Left Field خندیدند. اما در همین حین کامرون در گوش کالبرسن این را نجوا کرد:

هیچ‌کس دوست ندارد چنین چیزهایی بشنود. اما همین‌ها هستند که دیگران را برای انجام چنین کارهایی تحریک می‌کنند.

نماینده‌ی کنگره سر خود را به علامت تأیید تکان می‌دهد. می‌توان دید مهم‌ترین شخص در دنیا که دغدغه‌ی کاوش در اروپا دارد، پیام کامرون را بلند و واضح دریافت کرده است.