رقص دیوبادها در برابر دیدگان ققنوس

تغییر استراتژی دانشمندان ماموریت فنیکس با نزدیک شدن زمستان مریخ

حدود دو هفته پیش تصاویر دست‌کم شش «دیوباد» مریخی توسط فنیکس (ققنوس)، فضاپیمای سطح‌نشین ناسا گرفته و به زمین ارسال شد. در واقع این نخستین دیوبادهای مریخی است که از زمان فرود فنیکس بر مریخ توسط این کاوشگر مشاهده شده است. این گردبادهای مارپیچ غبار که خطری برای سطح‌نشین فنیکس در پی نخواهد داشت، ممکن است بر اثر اختلاف رو به فزونی دمای روز و شب مریخ در این ایام که نزدیک زمستان است به راه افتاده باشد. در واقع پیش از فرود این فضاپیما بر مریخ در اواخر ماه مه، فضاپیمای مدارگرد هواشناسی مریخ دیوبادهای غول‌آسایی را در محل فرود از پیش تعیین شده مریخ مشاهده کرده بود که ارتفاع آنها به حدود یک کیلومتر می‌رسید.

اما به هر حال تا آن زمان معلوم نبود که دیوبادهایی از این دست تا چه حد در این نواحی رایج اند. دوشنبه دو هفته پیش، «تصویر‌بردار استریوی سطح» فنیکس در طول یک روز دست‌کم از شش دیوباد مریخی که مارپیچی از غبار را به هوا بلند کرده بودند، عکس گرفت. البته این دیوبادها در مقایسه با آنچه پیش از فرود فنیکس مشاهده شده بود، کوچک‌تر بودند و قطرشان چیزی بین ۲ تا ۵ متر به نظر می‌رسد. مارک لمون (M.Lemon)، استاد دانشگاه A&M تگزاس در این باره می‌گوید: «زیر نظر گرفتن اوضاع جوی مریخ در محل فرود فنیکس طی روزها و هفته‌های پیش رو برایمان بسیار جالب خواهد بود. ما هنوز نمی‌دانیم که این دیوبادها در این موقع از سال در مریخ پدیده‌ای رایج به شمار می‌روند یا اینکه چند مورد اخیر کاملا تصادفی بوده‌اند.» در واقع دیوبادها زمانی به وجود می‌آیند که گردبادها غبار سطح خاک را در تونلی مارپیچ به هوا بلند می‌کنند. این گردبادها نیز هنگامی به راه می‌افتند که در طول روز جریانی از هوای گرم از سطح خاک به سمت بالا حرکت می‌کند. اما اینکه دیوبادهای مریخی بر خلاف انواع زمینی‌اش تا ارتفاع‌های بسیار زیادی اوج می‌گیرند به خاطر میدان گرانش نسبتا ضعیف سیاره سرخ در مقایسه با زمین است.

درست در همان دوشنبه‌ای که فنیکس از دیوبادها عکس گرفت، فشارسنج این فضاپیما کاهش تند و تیزی در فشار جو مریخ را ثبت کرد که از زمان اقامت فنیکس در نواحی شمال این سیاره تاکنون بی‌سابقه بوده است. پیتر تیلور (P.Taylor)، استاد دانشگاه یورک در کانادا و از اعضای گروه دانشمندان ماموریت فنیکس، در این باره می‌گوید: «ما در سراسر این ماموریت، ساختارهای گردباد مانندی را شناسایی کرده بودیم که در ساعات میانه روز فشار اتمسفر مریخ را به مدت ۲۰ تا ۳۰ ثانیه کاهش می‌دادند. این روند ادامه داشت تا اینکه در چند هفته اخیر شاهد افزایش شدت آنها بودیم و سرانجام به نظر می‌رسد این گردبادها به حدی قوی شده‌اند که می‌توانند غبار سطح سیاره را با خود به آسمان ببرند.» کارشناسان بر این باورند که این تغییر می‌تواند بر اثر عریض‌تر شدن شکاف میان دمای روزهنگام و شب هنگام در مریخ باشد. با اینکه در منطقه قطبی محل فرود فضاپیمای فنیکس در حال حاضر تابستان است، اما پاییز رفته رفته در حال نزدیک شدن است و در ماه دسامبر (آذر) آغاز خواهد شد. در حال حاضر بیشینه دمای روز در مریخ به ۳۰ درجه سانتیگراد زیر صفر می‌رسد که در چند وقت اخیر روند یکنواختی را طی کرده است. اما دمای شب هنگام مریخ که به ۹۰ درجه سانتیگراد زیر صفر رسیده است، در همین مدت اندکی رو به کاهش گذاشت.

البته این دیوبادها آنقدر قوی نیستند که بتوانند خطری برای فضاپیمای فنیکس داشته باشند. اد سدیوی (E.Sedivy)، مدیر برنامه فنیکس در بخش سیستم‌های فضایی کمپانی لاکهید مارتین، سازنده موشک پرتاب فنیکس در این باره می‌گوید: «با وجود اتمسفر نازک و رقیق مریخ، نیروی بادی که ممکن است از این دیوبادهای مریخی به فنیکس تحمیل شود، خارج از ملاحظات طراحی ما نخواهند بود.» البته این دیوبادهای مریخی همان فرشته‌های نجاتی هستند که تاکنون چندین بار غبار را از روی صفحه‌های خورشیدی دوقلوهای مریخ نورد زدوده‌اند. در واقع اگر این دیوبادها نبودند غبار نشسته بر صفحه‌های خورشیدی مریخ نوردهای «اسپیریت» و «آپرتونیتی» هرگز پاک نمی‌شد تا انرژی خورشیدی کافی به این دوقلوهای افسانه‌ای برسد. دوقلوهایی که به لطف همین دیوبادها، ماموریت ۹۰ روزه‌شان تا به امروز بیش از ۴ سال ادامه یافته است.

از زمانی که فنیکس، فضاپیمای سطح‌نشین ناسا در ۲۵ ماه مه گذشته روی دشت‌های شمالی سرد و تاریک مریخ به آرامی فرود آمد، تا به امروز به دنبال نشانه‌هایی از حیات احتمالی در این سیاره بی‌وقفه در حال زیر و رو کردن خاک سیاره سرخ بوده است.

گزارش‌های خبری در طول این مدت ۱۲۰ روزه، تک تک گام‌های کودکانه فنیکس را بازگو کردند: نخستین حفاری‌های آزمایشی فنیکس، درگیری فنیکس با دریچه کوره یکی از ابزارهای آزمایشگاهی‌اش، تلاش فنیکس برای خالی کردن خاک یخی و چسبناک مریخ در محفظه آزمایش. اما این روزها اوضاع به خوبی روزهای آغازین ماموریت نیست. فنیکس که ماموریت ۹۰ روزه‌اش تا اینجای کار به مدت ۳۰ روز تمدید شده است، باید سرعت عمل بیشتری به خرج دهد. این فضاپیمای سطح‌نشین این روزها سخت در تلاش است تا با آخرین سرعتی که در توان دارد، نمونه‌های خاک مریخ را جمع‌آوری کند. در واقع با نزدیک شدن زمستان سخت و بی‌رحم مریخ که سختی‌اش در نواحی قطبی دوچندان خواهد بود، تابش روح‌بخش خورشید که تنها منبع تامین انرژی فنیکس است، رو به افول می‌گذارد. با این حال به نظر می‌رسد اگر گروه فنیکس در ناسا بخواهند از تمام ظرفیت آزمایشگاهی آن استفاده کنند، چاره‌ای جز تمدید دوباره زمان ماموریت نخواهند داشت. اما کاهش نور خورشید و مشکلات فنی جدید در نهایت اعضای گروه ماموریت فنیکس در ناسا را بر آن داشت تا استراتژی‌شان در مورد دستگاه «آنالیزور حرارتی گاز» (TEGA) این سطح‌نشین را مورد بازنگری قرار دهند. در واقع TEGA دستگاهی است که با پختن (حرارت دادن) نمونه‌های خاک در کوره‌هایش به دنبال نشانه‌هایی از ترکیبات آلی و معدنی می‌گردد که توسط آب مایع تشکیل شده باشند.

با توجه به شرایط اضطراری موجود، نقشه جدید این است که فنیکس فعلا تمام توانش را در بازوی روبوتیکش خرج کند و نمونه‌های خاک را در چند کوره خالی باقیمانده قرار دهد و تا پایان ماه میلادی جاری تنها آنالیزهای مقدماتی انجام شود که به انرژی زیادی نیاز ندارد. بری گلدشتاین (B.Goldstein)، مدیر پروژه فنیکس از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا می‌گوید: «استراتژی جدید ما این است که با آخرین سرعت ممکن تمام سلول‌های خالی دستگاه را پر کنیم.» در این مرحله به هر یک از نمونه‌ها با پایین‌ترین درجه ممکن حرارت داده می‌شود تا آب نمونه‌ها بخار شود و برای انجام آنالیزهای بیشتر، کاملا خشک شوند. به این ترتیب، آزمایش‌های اصلی که در دماهای بالاتر انجام می‌شود تا فرا رسیدن ماه اکتبر به تعویق می‌افتد. در واقع آزمایش‌های ماه اکتبر هستند که می‌توانند وجود ترکیبات شیمیایی مهمی مثل «پرکلرات» در خاک مریخ را تایید یا رد کنند. گلدشتاین در این باره می‌گوید: «ماموریت فنیکس که تاکنون یک بار و به مدت ۳۰ روز تمدید شده است، بر اساس برنامه باید در پایان سپتامبر خاتمه یابد. با توجه به این موضوع و نیز شرایط فعلی فضاپیما، ناسا در حال بررسی اعمال دومین تمدید زمان ماموریت است تا فنیکس در این آخرین فرصت بتواند آزمایش‌های مورد نظر دانشمندان را انجام دهد.»

نمونه خاک‌هایی که بازوی روبوتیک فنیکس باید به تجهیزات آزمایشگاهی این سطح‌نشین برساند، از گودالی موسوم به «سفید برفی» برداشته می‌شود که نخستین گودال حفر شده در خاک مریخ توسط فنیکس است. اما دستگاه آسیب دیده TEGA نمی‌تواند بخار تولید شده به هنگام حرارت دیدن نمونه خاک را به سوی طیف سنج جرمی دستگاه هدایت کند، دستگاهی که ترکیبات شیمیایی موجود در بخار به دست آمده از نمونه‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهد. در واقع علت ماجرا این است که گروه ماموریت فنیکس دیگر قادر به کنترل جریان «گاز حامل» که برای راندن بخار تولید شده در کوره‌ها به سوی طیف‌سنج و آنالیزور به کار می‌رود، نیستند.

کارشناسان ماموریت فنیکس در ناسا در نخستین روزهای سپتامبر دستورالعمل‌های جدیدی برای فنیکس ارسال کردند تا این سطح‌نشین بتواند از پس این مشکل برآید. کارشناسان برای حل این مشکل مجبور شدند گاز تولید شده در چهار کوره باقی مانده دستگاه TEGA را به جای راندن با گاز حامل، به صورت آزادانه و با تکیه بر حرکت خود به خودی بخار، به سوی طیف‌سنج جرمی بفرستند. اگرچه این تیم هنوز از چگونگی تاثیر این حرکت خود به خودی بخار به دست آمده از نمونه‌ها بر کیفیت آنالیزها مطمئن نیست اما به گفته گلدشتاین «ما انتظار داریم فشار آب تبخیر شده و نیز دی اکسید کربن باعث شود تا مقادیر قابل توجهی از برخی ترکیبات شیمیایی را به سوی دستگاه هدایت خواهد کرد که شناسایی آنها چندان برای ما جالب نیست. بی‌شک این یک دست و پا زدن تمام عیار است اما دست‌کم هنوز زنده‌ایم.»

نخستین تلاش فنیکس در رساندن یخ به محفظه دستگاه TEGA که در ماه جولای بود، عقیم ماند.

به نظر می‌رسد تابش نور خورشید باعث شده بود مقداری از یخ موجود در خاک ذوب شود و نمونه خاک حالتی گلی و چسبناک به خود بگیرد که در نتیجه جدا شدن آن از ملاقه خاکبرداری متصل به انتهای بازوی روبوتیک فنیکس عملا غیرممکن شد. ری آرویدسون (R.Arvidson)، دانشمند ارشد گروه بازوی روبوتیک فنیکس در این باره می‌گوید: «ما برای حل این مشکل تصمیم گرفتیم عملیات نمونه‌برداری از گودال سفید برفی را برای ساعات اولیه بامداد مریخی برنامه‌ریزی کنیم که آفتاب هنوز به طور کامل بالا نیامده باشد.» به هر حال این بار قرار است فنیکس با برنامه‌ریزی دقیق‌تری اقدام به نمونه‌برداری از سفید برفی کند: سوهان ساینده‌ای که در انتهای بازوی روبوتیک قرار دارد برای جدا کردن تکه‌های یخی که به ملاقه خاکبرداری می‌چسبند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای رساندن نمونه به محفظه دستگاه TEGA نیز، بازوی روبوتیک فنیکس به گونه‌ای حرکت خواهد کرد که تا حد ممکن از قرار گرفتن نمونه خاک در برابر تابش مستقیم نور آفتاب جلوگیری شود. گروه دانشمندان ماموریت فنیکس در ناسا حدود دو هفته پیش این مجموعه استراتژی‌های جدیدشان را مورد آزمایش عملی قرار دادند. به نظر می‌رسد که این روش بتواند موفق از آب درآید.

آرویدسون در این باره می‌گوید «وقتی تمام موارد را مو به مو و با دقت و ظرافت کامل انجام دادیم، تمام محتویات ملاقه خاکبرداری به راحتی از آن خارج شد.» اگر فنیکس این بار هم نتواند خاک محتوی یخ را به دستگاه TEGA برساند به نظر می‌رسد دیگر فرصت دوباره‌ای برای این مریخ‌نشین وجود نداشته باشد تا گودال سفید برفی را بخراشد. بازوی روبوتیک فنیکس به هنگام حفاری نخستین گودال در خاک مریخ هنوز چند سانتیمتری بیشتر پایین نرفته بود که لایه سفید رنگی از زیر خاک نمایان شد. این ماده سفید که چند روز بعد یخ بودن آن به کمک دیگر تجهیزات آزمایشگاهی فنیکس موسوم به «آنالیزور میکروسکوپی، الکتروشیمیایی و رسانایی» (MECA) ثابت شد، کارشناسان ماموریت را بر آن داشت نا عنوان «سفید برفی» را برای این گودال انتخاب کنند.

کیوان فیض اللهی

New Scientist, Sep. ۱۲, ۲۰۰۸