التحضير لمهمة تستهدف عمالقة الجليد

مع نهاية العام الحالي، سنتمكن من معرفة مهمة ناسا المقترحة لإستكشاف نبتون و / أو أورانوس.

( فريق فويجر 2 يتجمهر حول صور قمر نبتون “تريتون” بعد تحليق المركبة في 25 أغسطس 1989. سوف يمر نصف قرن قبل ارسال البعثة التالية )

أسطول من المركبات الفضائية تستمر في مراقبة سطح الكوكب الأحمر. لكن عمالقة الجليد – أورانوس ونبتون – تم استكشافها عن قرب لبضعة أيام في الثمانينيات. مارك هوفستادتر من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا يأمل بتغيير هذا الواقع، فقد تم تكليفه بدراسة الخصائص والمتطلبات الهندسية لمهمة كبرى تهدف لدراسة هذه العوالم الخارجية في النظام الشمسي.

رئيس وكالة الفضاء لعلوم الكواكب، جيمس غرين، أعلن في العام الماضي عن المهمة المحتمل حدوثها، وقال يجب أن تكون التكلفة النهائية أقل من 2 مليار دولار، وتشمل البعثات الرائدة الماضية  كل من كاسيني وجاليليو  وفوياجر.

وبحلول نهاية هذا العام، سيقوم فريق هوفستادتر بإنشاء قائمة من الأهداف العلمية للمهمة أورانوس و / أو نبتون، وبالتالي ستتوفر لوكالة الفضاء خطة أولية لماهية هذه المهمة. ستنافس البعثة لتكون التالية  في بعثات ناسا الرائدة، وستكون أضخم وأكثر تكلفة، و- اذا فازت بالتمويل – فإن المركبة الفضائية ستقلع إلى الفضاء في الفترة ما بين 2023 و 2035.

( على بعد 30 سنة ضوئية من الأرض، تلسكوب هابل الفضائي عثر مؤخرا على كوكب بحجم نبتون مع ذيل هائل من الهيدروجين. في حين أنها ظاهرة لم يسبق لها مثيل،  علماء الفلك يقبلون بأن كواكب بحجم نبتون هي الأكثر شيوعا في مجرتنا )

ويقول هوفستادتر “عمالقة الجليد عوالم غير اعتيادية وتتميز بالحيوية لأنها تتغير حسب مقاييس الزمن البشرية، كما أنها تحوي الكثير لتخبرنا عن نظامنا الشمسي ومجرتنا لأن هذا النوع من الكواكب هو الأكثر شيوعا “.

في العقود التي تلت زيارة فوياجر 2 الوحيدة لكل من أورانوس ونبتون إزدادات أهمية دراسة كل منهما. وقد أظهر التلسكوب الفضائي “كيبلر” التابع لناسا كواكب عديدة بنفس حجم نبتون في درب التبانة، تقدر بحوالي ضعف ما اكتشف من عوالم مشابهة للأرض.

( كشف التلسكوب الفضائي “كيبلر” التابع لناسا عن وجود كواكب بحجم نبتون أكثر بكثير من كواكب بحجم الأرض )

وحتى اليوم تحيط أسرار كثيرة بعملاقي الجليد، حيث أن علماء الفلك لما يستطيعو فهم بنية الكوكبين بالكامل. يتكون معظم كوكبي المشتري وزحل من الغاز، الأرض والكواكب الصخرية “عطارد، الزهرة، المريخ” بنيتها بشكل عام صخرية  ولكن  نبتون وأورانوس مختلفان تماما، حيث يبدو أنها تتألف من حوالي ثلث من الصخر وثلث من الجليد  وثلث من الغاز، وتلك المواد لا يبدو أنها مفصولة عن بعضها تماما. “الطريقة الوحيدة للتفكير في ماهية مثل هذه الكواكب هي أن تأخذ  كوكب صخري أكبر بعدة مرات من حجم الأرض ، ثم تضع عشرة كتل أرضية من المحيط حوله، ثم قليلا من الهيدروجين والهيليوم على القمة” كما ذكر هوفستادتر.

كان من السهل نسبيا معرفة البنية التكوينية للمشتري وزحل، ولكن البيانات الموجودة على عمالقة الجليد أربكت علماء الفلك كما أنها شحيحة ومعظمها معلومة متبقية من فواياجر 2.

( سبعة المركبة الفضائية تراقب المريخ عن كثب، ولأن هناك بعثات استكشافية قليلة في الحدود الخارجية  للنظام الشمسي. هناك احتمال كبير أن ترسل ناسا Europa Clipper لاستكشاف قمر المشتري يوروبا في وقت ما في سنوات 2020. ومع ذلك، يتوقع العلماء أن 50 سنة ستكون قد مرت قبل أن يتمكن  علماء الفلك من القاء نظرة ثانية على نبتون وقمره المغطى بالبراكين الجليدية  “تريتون”، اشتبه سابقا في  كونه توأم بلوتو )

ويقول هوفستادتر “من الممكن بالتأكيد أنه ستكون لدينا لحظة اكتشاف عندما نحصل على مزيد من البيانات”. “ولكن الأكثر تشويقا وإثارة للإهتمام هو أنه ربما عند حصولنا على المزيد من البيانات سندرك أن هناك شيئا جديدا تماما لا نعلم به يجري هناك”.

وهناك مميزات أخرى تجعل الفرص أكتر لتنفيذ هذه المهمة،  الكوكبين على حد سواء لهما حلقات وأقمار فريدة من نوعها، على سبيل المثال، العلماء ليسوا متأكدين مما تتشكل جزيئات حلقة أورانوس. تبدو قاتمة للغاية  لتكون جليد مائي نقي مثل حلقات زحل. كما أن قمر نبتون “تريتون” هو القمر الوحيد في النظام الشمسي ذو مدار رجعي – يدور عكس مدار الكوكب. هذه وغيرها من الأدلة التي تشير إلى أن تريتون من المحتمل أن يكون قد إستولى عليه حزام كايبر مثل كوكب بلوتو. تضاريسه الوعرة غريبة الشكل المعروفة بإسم ““Cantaloupe terrain – تشبه تعرجاتها فاكهة الشمام – والأعمدة دخانية قد تشير إلى عالم نشط وربما محيط جوفي.

يقوم فريق هوفستادتر حاليا  بدراسة مجموعة  من المخططات الهندسية للمهمة، وقد تمكنو من معرفة بعض التفاصيل التي ستفيدهم في تحديد مسار المهمة. “لا يمكنك (حاليا) إطلاق  مركبة واحدة من أورانوس ومن ثم إلى نبتون، كما يقول هوفستادتر. ” محاذاة الكواكب غير ملائمة للقيام بذلك”. بدلا من ذلك، فريقه يدرس امكانية ارسال مركبة فضائية واحدة من شأنها أن تذهب إلى أحد الكوكبين دون الآخر. كما أنهم يدرسون كيفية استخدام صاروخ واحد لإرسال مركبتين فضائيتين – واحدة لأرانوس وأخرى لنبتون –  وهو ما لم يجرب من قبل.

المهمة ليست معتمدة على صواريخ  نظام الإطلاق الفضائي الهائل الذي تعمل ناسا حاليا على تطويرها، ومع ذلك، فإن قدرات مركبات الاطلاق من ضمن ما يدرسه الفريق. في الأسابيع المقبلة، سيقوم الفريق بتحديد أهم الأهداف العلمية التي ستقوم بها المركبات الفضائية للمهمة. وفي الشهور التي تلي ذلك، سوف تحدد ما يقرب من 10 مخططات هندسية محتملة لتحقيق هذه الأهداف العلمية. بحلول فصل الخريف، من المتوقع أن يقدم هوفستادتر تقريره إلى وكالة ناسا مع استراتيجية أولية.

بغض النظر عن ماهية المخطط الهندسي للمهمة، خطط ناسا لزيارة عمالقة الجليد في مجموعتنا الشمسية سوف تتبلور بحلول نهاية العام!.

ترجمة : عائشة الرياني.

تصميم صورة : هبة أحمد.

المصدر : http://astronomy.com/news/2016/03/jpl-scientists-make-the-case-for-a-trip-to-the-ice-giants