فاصله سیاره زمین نسبت به سایر پدیده‌های جهان مسئله‌ای است که دانشمندان هنوز موفق به کشف آن نشده‌اند. این فضا، پر است از پدیده‌های شگفت‌انگیز، اعجاب‌انگیز و البته ترسناک!

در این مقاله به هفت پدیده در فضا اشاره می‌کنیم که به دید ما انسان‌ها، چیزهایی تقریبا عجیب و وحشتناک هستند و در برخی موارد، نداشتن شناخت درست از ماهیت این پدیده‌ها، آن‌ها را ترسناک‌تر کرده است.

از ستاره‌های دنباله‌دار غول‌پیکر گرفته تا سایر پدیده‌های بسیار مهیب که جهان را به جایی بسیار ترسناک برای زندگی کردن تبدیل کرده‌اند. واقعاً تا چندسال دیگر بشریت شانس حیات خواهد داشت؟

آیا با برخورد با یک ستاره دنباله‌دار که در سال ۲۰۲۱ به عنوان یکی از بزرگترین‌های نوع خود شناخته شد، آماده هستید؟

۱. ستاره‌های دنباله‌دار غول پیکر

این ستاره دنباله‌دار C/2014 UN271  یا Bernardinelli-Bernstein نامیده شده است و عرضی ۸۵ مایلی (۱۳۷ کیلومتر) دارد با هسته‌ای یخی که طبق مطالعات، ۵۰ برابر بزرگتر از سایر هسته‌های یخی یافته‌شده است. جرم آن هم ۱۰ هزار برابر بیشتر از سایر ستاره‌های دنباله‌دار است.

این پدیده وحشتناک فضا، آنقدر بزرگ است که در ابتدا آن را سیاره‌ای کوچک در نظر گرفته بودند.

۲. برخورد با آندرومدا

آندرومدا (Andromeda) از بزرگ‌ترین کهکشان‌های همسایه ماست که با ما، یعنی سیاره زمین، ۲.۵ میلیون سال نوری فاصله دارد. از آنجایی که آندرومدا در نزدیکی ما قرار دارد و مسیری مستقیم را طی می‌کند، دانشمندان می‌گویند که یک روز با کهکشان شیری ادغام خواهد شد.

اما مسئله این است که پیش از اینکه این کهکشان، با کهکشان راه شیری برخورد کند، تمام آسمان شب را فرا خواهد گرفت! اما خوشبختانه، هنوز ۳ الی ۵ میلیارد سال نوری از رسیدنش به ما باقی مانده است.

۳. جرقه خورشیدی

زمین به طور مداوم توسط ذرات پر انرژی خورشید بمباران می‌شود! در اغلب مواقع، میدان مغناطیسی سیاره این حملات خورشیدی را منحرف می‌کند. با این حال، گاهی اوقات انقباضات مغناطیسی که در خورشید وجود دارد، جرقه‌ای را به‌وجود می‌آورد، این پدیده با جرقه‌ای از نور آغاز می‌شود که مقدار بسیاری از اشعه ایکس و نیرو را رها و با سرعت نور حرکت می‌کند.

از نتایج این واقعه می‌توان به خاموشی سیگنال‌های ناوبری و اطلاعات اشاره کرد.

دیگر حالتی که می‌تواند رخ دهد، خروج جرم از تاج خورشید (CME) است. در این حالت، ذرات مغناطیسی از تاج خورشید بیرون می‌آیند و به فضا فرستاده می‌شوند. اگر CME به سمت زمین باشد، چند روز بعد با طوفان‌های ژئومغناطیسی مواجه می‌شویم که پتانسیل ایجاد اختلال در ارتباطات و شبکه‌های برق را دارند.

قوی ترین طوفان ژئومغناطیسی در تاریخ معاصر، معروف به رویداد کارینگتون، در سال ۱۸۵۹ قبل از عصر مدرن تکنولوژی رخ داد. Live Science قبلا گزارش داده بود که اگر یک طوفان به بزرگی کارینگتون رخ دهد، با مسئله آخرالزمان اینترنت مواجه خواهیم شد! یعنی درواقع یک اختلال و قطعی که می‌تواند ماه‌ها طول بکشد. احتمال وقوع چنین طوفان عظیم خورشیدی بین ۱.۶ تا ۱۲ درصد در هر دهه ارزیابی شده است.

۴. سیاه‌چاله‌ها

در ترسناک بودن سیاه‌چاله‌ها شکی نیست. سیاه‌چاله‌ها بقایای ستاره‌های عظیم هستند که به عنوان یک ابرنواختر یا Supernova منفجر شده‌اند. جرم این سیاه‌چاله‌ها قدری زیاد است که حتی نور هم به دام آن می‌‌افتد. خوشبختانه، نگاه کردن به اولین تصویر از Sagittarius A، سیاه‌چاله عظیم در مرکز کهکشان راه شیری، هنوز بسیار لذت‌بخش است؛ زیرا ۲۶ هزار سال نوری از ما فاصله دارد.

اما همه سیاه‌چاله‌های کهکشان راه شیری به اندازه سیاه‌چاله غول پیکری که در مرکز کهکشان است، از ما دور نیستند. تصور می‌شود که ۱۰۰ میلیون سیاه‌چاله در کهکشان راه شیری وجود دارد که بخش بزرگی از آنها ممکن است در کهکشان راه شیری سرگردان باشند! امسال، دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، سیاه‌چاله‌ای سرکش را در کهکشان ما مشاهده کردند. این سیاه‌چاله تنها ۵ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد و حتی می‌دانیم که جرم آن هفت برابر جرم خورشید است!

۵. ابرنواخترها در منطقه کشتار!

از دیگر چیزهای وحشتناک در فضا، پدیده یا فاجعه‌ای است که ممکن است به‌خاطر این ابرنواخترها رخ دهد. اگر ستاره‌ای مرگش با انفجار عظیمی همراه باشد، آن ستاره را ابرنواختر (Supernova) می‌نامیم. درواقع هرچیزی که در منطقه کشتار (Kill Zone)، یعنی منطقه نزدیک آن قرار بگیرد، توسط تشعشع عمیق امواج از بین خواهد رفت.

ستاره‌شناسان محاسبه کرده‌اند که منطقه کشتار ۴۰ یا ۵۰ سال نوری از انفجار یک ابرنواختر امتداد دارد و هیچ ستاره شناخته شده‌ای که نزدیک زمین باشد، احتمالا به این زودی‌ها منفجر نخواهد شد. با این حال، این امکان وجود دارد که پرتوهای پرانرژی ایکس و گاما از ابرنواخترهای دورتر بتوانند با جو زمین تعامل داشته باشند و به لایه اوزون آسیب برسانند. این موضوع (آسیب دیدن لایه اوزون)، عبور اشعه ماورابنفش خطرناک خورشید را آسان‌تر می‌کند.

بعید است که با ابرنواختر مواجه شویم، اگرچه یکی از مشهورترین ستارگان بزرگ سرخ به نام «Betelgeuse»، در آستانه تبدیل شدن به ابرنواختر قرار دارد. اما نزدیک به ۶۵۰ سال نوری از ما فاصله دارد، به این معنی که بعید است بر منظومه شمسی ما تاثیر بگذارد. نزدیک‌ترین ابرنواختر به زمین که به طور مستقیم توسط ستاره‌شناسان در ۴۰۰ سال گذشته مشاهده شد، (1987A (SN1987A بود. این کهکشان در ابر ماژلانی بزرگ، یک کهکشان قمری در راه شیری، کشف شد. پس از کشف آن در ۲۳ فوریه ۱۹۸۷، برای ماه‌ها با قدرتی اندازه ۱۰۰ میلیون ستاره شعله‌ور بود.

۶. سیارک‌های زائد

اجرام بسیار بزرگی در اطراف منظومه شمسی ما کمین کرده‌اند و ما فقط تعدادی از آن‌ها را می‌شناسیم. این احتمال وجود دارد که یک سیارک ناشناخته در آنجا وجود داشته باشد که بتواند حیات زمین را نابود کند، درست مانند سیارکی که دایناسورها را در ۶۶ میلیون سال پیش از بین برد.

خوشبختانه، دانشمندان به طور روزانه درباره سنگ‌های فضایی منظومه شمسی اطلاعاتی نو به دست می‌آورند. این کار به لطف بررسی‌های تلسکوپ میدان وسیع که همیشه در حال بهبود هستند صورت می‌گیرد.

اکنون دانشمندان فکر می‌کنند که ۹۰ درصد از اجرام قاتل سیاره‌ای (Planet Killer) نزدیک زمین، یعنی آنهایی که قطر بیش از ۰.۶ مایل (۱ کیلومتر) دارند و حدود ۵۰ درصد از قاتل شهری (City Killer) پیدا شده‌اند و باقی هنوز ناشناخته هستند.

تلسکوپ فضایی سازمان گایا، آژانس فضایی اروپا، در سال جاری نشان داد که در منظومه شمسی ۱۰ برابر بیش از آنچه که ستاره‌شناسان تصور می‌کردند، سیارک وجود دارد. مجموعه داده‌های جدید شامل بیش از ۱۵۰ هزار جرم در منظومه شمسی است که بیشتر آنها سیارک هستند.

۷. سایه ماه

خورشید گرفتگی کامل، یک رویداد آسمانی اعجاب‌انگیز است؛ اما کلیت آن می‌تواند یک پدیده وحشتناک در فضا باشد. زمانی که ماه ۹۵ درصد از قرص خورشید را می‌پوشاند، آسمان تاریک تر می‌شود، دما کاهش می‌یابد و باد سرد می‌وزد. گرگ و میش خاکستری همه‌جا را فرا می‌گیرد و سایه‌ها هجوم می‌آورند!

در آن زمان، اگر در مکانی مرتفع و مشرف به یک چشم‌انداز وسیع باشید، می‌توانید سایه ماه را نیز ببینید که به سمت شما می‌آید تا زمانی که شما را ببلعد و بعد همه چیز تاریک می‌شود! ترسی عمیق شما را می‌گیرد و به این فکر می‌کنید که اگر خورشید دیگر برنگردد، چه خواهد شد؟

دیدن تاج خورشید با چشم غیرمسلح برای هر کسی که در سایه ماه بایستد ممکن خواهد بود؛ اما این احساس غم‌انگیز تا چند دقیقه بعد و شاید بیشتر، با شما می‌ماند تا روشنایی روز بازگردد.

در این مطلب به ۷ پدیده وحشتناک و خوفناک در فضا و جهانمان اشاره کردیم که امیدواریم مورد توجه شما قرار گرفته باشد.

نوشته هفت تا از وحشتناک‌ترین پدیده‌های فضا اولین بار در آی‌ تی‌ رسان منتشر شد.

دانشمندان دانشگاه نیوکاسل منبعی از اکسیژن را در اعماق پوسته زمین کشف کرده‌اند که ممکن است بر تکامل حیات قبل از ظهور فتوسنتز تأثیر گذاشته باشد.

این پروژه تحقیقاتی، مکانیسمی را کشف کرد که می‌تواند از سنگ‌ها در طول حرکت گسل‌های زمین هیدروژن پراکسید تولید کند. این مطالعه توسط دانشکده علوم طبیعی و محیطی دانشگاه نیوکاسل انجام شد و در تاریخ ۸ اوت در مجله Nature Communications منتشر شد.

در حالی که هیدروژن پراکسید در غلظت‌های بالا برای حیات موجودات مضر است، به علاوه می‌تواند منبع مفیدی برای اکسیژن میکروب‌ها باشد. این منبع اضافی اکسیژن ممکن است بر تکامل اولیه و احتمالا حتی منشا حیات در محیط‌های گرم در روزهای اول زندگی روی زمین پیش از تکامل فتوسنتز، تاثیر گذاشته باشد.

در مناطقی که زمین‌ ساخت یا تکتونیک آن‌ها فعال است، حرکت پوسته زمین نه تنها زمین‌لرزه ایجاد می‌کند، بلکه سطح زیرین زمین را دچار شکاف می‌کند و یا می‌شکند. این مناطق، پوشیده از سطوح سنگی هستند که بسیار واکنش‌ و دارای نقاط ضعف بسیاری‌اند.

شاگرد کارشناسی ارشد جردن استون، این شرایط را در آزمایشگاه با خرد کردن گرانیت، بازالت و پریدوتیت، انواع سنگ‌هایی که در پوسته زمین اولیه وجود داشتند، شبیه‌سازی کرد. سپس آن‌ها را در دماهای مختلف تحت شرایط کنترل شده بدون اکسیژن به آب اضافه کرد.

آزمایش‌ها نشان دادند که مقادیر قابل‌توجهی پراکسید هیدروژن و در نتیجه، اکسیژن بالقوه فقط در دمای نزدیک به نقطه جوش آب تولید می‌شوند. نکته مهم این است که دمای تشکیل هیدروژن پراکسید با دامنه رشد برخی از گرما دوست‌ترین میکروب‌های روی زمین، یعنی هایپرترموفیل‌ها (Hyperthermophile) و میکروب‌های باستانی مصرف‌کننده اکسیژن همپوشانی دارد.

نویسنده اصلی، جردن استون، که این تحقیق را به عنوان بخشی از تحقیقات کارشناسی ارشد خود در علوم زیست محیطی انجام داد، گفت:

در تحقیقات قبلی نشان داده شده بود که مقادیر کمی هیدروژن پراکسید و سایر اکسیدان‌ها می‌توانند با فشار یا خرد کردن سنگ‌ها در غیاب اکسیژن تشکیل شوند. اما به جرأت، این اولین مطالعه‌ای است که اهمیت حیاتی دمای گرم را در به حداکثر رساندن تولید هیدروژن پراکسید نشان می‌دهد.

محقق اصلی دکتر جان تیلینگ، مدرس ارشد، افزود: «این تحقیق نشان می‌دهد که نقص موجود در سنگ‌های خرد شده و کانی‌ها می‌تواند رفتار بسیار متفاوتی با نحوه واکنش سطوح معدنی عالی داشته باشد. همه این واکنش‌های شیمیایی نیاز به تولید هیدروژن پراکسید و در نتیجه اکسیژن، آب، سنگ‌های خرد شده و دمای بالا هستند که همگی در اوایل زمین و در اعماق آن، قبل از تکامل فتوسنتز وجود داشتند و می‌توانستند ساختار و میکروبیولوژی در گرما و مناطق فعالی که ممکن است برای اولین بار زندگی در آن‌ها تکامل یافته باشد، را تحت تأثیر قرار دهند.»

نوشته کشف منبع قدیمی و پنهان اکسیژن در اعماق زمین اولین بار در آی‌ تی‌ رسان منتشر شد.

با یک نگاه به Planetary Decadal Survey (مطالعات و پرسش‌های دهه‌ای سیاره‌ها) برای سال‌های ۲۰۲۳ تا ۲۰۳۲، چند پیشنهاد جسورانه و پیشرفته برای دهه آینده را مشاهده خواهید کرد. به عنوان مثال می‌توان به مدارگرد و کاوشگر اورانوس (UOP) اشاره کرد که درون اورانوس، اتمسفر،‌ مگنتوسفر، ماهواره‌ها و حلقه‌های آن را مطالعه می‌کند. همچنین یک مدارگرد انسلادوس و فرودگر سطحی فرستاده می‌شوند تا ستون‌های فعالی را که از جنوب منطقه قطبی انسلادوس ظاهر می‌شود را بررسی کنند. برای اینکه چیزی نادیده گرفته نشود،‌ چین همچنین کاوشگر هسته‌ای برای سفر به نپتون را در نظر دارد تا پیکره‌های یخی و ماه بزرگش (تریتون) و همچنین ماهواره‌ها و حلقه‌های اطرافش را تحت نظارت قرار دهد.

این ماموریت موضوع مطالعه‌ای بود که توسط محققان آژانس فضایی ملی چین (CNSA)، آکادمی علوم چین (CAS)، سازمان انرژی اتمی چین، آکادمی فناوری فضایی چین و چندین دانشگاه و مؤسسه انجام شد. مقاله‌ای که یافته‌های آن‌ها را توصیف می‌کند (منتشر شده در مجله SCIENTIA SINICA Technologica) توسط گوبین یو، محققی از دانشکده فضانوردی در دانشگاه بی‌هانگ و گروه علم و فناوری و کیفیت در CNSA رهبری شد.

همانطور که در مقاله‌شان عنوان شد،‌ پیکره‌های یخی مانند نپتون، پتانسیل ارزشمندی برای یافته‌های علمی دارند. علاوه بر ساختار داخلی شاهکارش (ذرات باران مانندی از الماس)، نپتون نقش بزرگی در شکل‌گیری منظومه شمسی دارد. به‌طور خلاصه، ترکیب آن شامل مقادیر زیادی گاز می‌شود که بخشی از یک سحابی پیش ستاره‌ای بودند که منظومه ما از آن شکل گرفته است. در همان حال، موقعیت آن نشان می‌دهد که سیارات کجا شکل گرفته‌اند و از چه هنگام به مدارهای فعلی خود مهاجرت کرده‌اند.

همچنین مسائلی پنهان درباره ماه بزرگ نپتون (تریتون) وجود دارد. اغلب فضانوردان آن را سیاره‌ای پرت شده از منظورمه شمسی می‌دانند که نپتون به واسطه گرانشش آن را به خود نزدیک کرده است. همچنین تصور می‌شود که ورود این سیاره‌نما باعث ایجاد ارتباط با ماهواره‌های طبیعی نپتون و شکسته شدن و ادغام آنها برای تشکیل ماه‌های جدید شده است. نظریه‌ای هم وجود دارد که با شکستن تریتون، هاله‌ای اطراف نپتون تشکیل می‌شود‌ یا با آن برخود می‌کند. اساساً، مطالعه نپتون، ماهواره‌های آن و دینامیک مداری آن می‌تواند پاسخ‌هایی به چگونگی شکل‌گیری، تکامل و شروع حیات منظومه شمسی ارائه دهد.

متاسفانه، با دشواری‌های انجام ماموریت در اعماق فضا (که شامل دریچه‌های راه اندازی، منبع تغذیه و ارتباطات می‌شود)، تنها یک ماموریت در سیاره نپتون انجام شده است. این ماموریت هم به‌واسطه کاوشگر وویجر ۲ (Voyager 2) انجام شد که در سال ۱۹۸۹ به دورترین نقاط منظومه شمسی سفر کرد و بیشتر آنچه را که اکنون در مورد این پیکره یخی و سیستم آن می‌دانیم را به دست آورد. به علاوه، ماهیت ابزار علمی وویجر ۲، محدودیت‌هایی را در میزان اطلاعاتی که باید جمع‌آوری می‌کرد به‌وجود آورد. ناسا در سال‌های اخیر در تلاش بوده تا ماموریتی را برای شناخت بیشتر نپتون و تریتون انجام دهد.

اما این مأموریت توسط شورای مطالعات و پرسش‌های دهه‌ای ناسا برای ۱۰ سال آینده در اولویت قرار نگرفت و جای خود را به مدارگرد و کاوشگر اورانوس (UOP) واگذار کرد. اگرچه که آخرین ماموریت انجام شده در نپتون، پتانسیل‌ها و پیشرفت‌های بیشماری را به همراه داشت؛ اما یو و همکارانش ماموریتی دیگر به نپتون را پیشنهاد می‌کنند.

نکاتی برای طراحی

البته که چالش‌های پیش‌تر مطرح شده ضمن شناسایی ساختار فضاپیما و ماموریتش هنوز هم پا برجا است؛ اما با نگاهی به مسئله منبع تغذیه، یو و همکارانش به منبعی نیاز داشتند که بتواند به طور ایمن و مطمئن برق را برای حداقل پانزده سال تامین کند. آن‌ها مصمم هستند که یک ژنراتور ترموالکتریک رادیوایزوتوپ (RTG) با ظرفیت ۱۰ کیلوات انرژی کافی است. این باتری هسته‌ای مشابه آنچه مریخ نوردهای Curiosity و Perseverance استفاده می‌کنند،‌ انرژی گرمایی حاصل از تجزیه مواد رادیواکتیوش را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. در مقاله‌شان عنوان شده:

«باتوجه به پیشرفت منبع تغذیه راکتور فضایی در سطوح مختلف انرژی، نیروی لازم برای ردیاب‌ها و محرکه الکتریکی، ظرفیت پرتاب وسیله پرتاب کننده و منابع مالی؛ راکتور فضایی به انرژی‌ای حدود ۱۰ کیلووات الکتریکی برای سفر به نپتون نیاز دارد.»

لی و همکارانش همچنین توصیه می‌کنند که سیستم منبع تغذیه بر اساس طرحی مبتنی بر استفاده از یک لوله حرارتی، یک مجموعه از واحدهای تبدیل ترموالکتریک و یک مجموعه از هیت سینک به عنوان یک واحد تولید برق باشد. برای اینکه نیروی گرمایشی به نیروی الکتریکی تبدیل شود، چندین نیروی برقی می‌توانند به‌گونه‌ای موازی برای تامین انرژی فضاپیما متصل شوند. به علاوه، این سیستم می‌تواند ماموریتی هشت ساله با ۱۰ کیلووات الکتریکی، ‌و ماموریتی هفت ساله با انرژی ۲ کیلووات الکتریکی کم مصرف داشته باشد. همین به خودی خود امنیت و اعتبار این سیستم را هنگام انجام ماموریت تامین می‌کند.

همچنین چندین فرایند مهم برای عملکرد درست سیستم توسط این گروه در نظر گرفته شده است. از جمله این فرایند‌ها این است که ژنراتور باید از تولید حرارت مداوم و قابل کنترل از شکافت هسته‌ای، انتقال حرارت قابل اعتماد در راکتور، تبدیل ترموالکتریک کارآمد و حذف گرمای اتلفی اطمینان حاصل کند.

سفینه فضایی باید چندین لوازم را برای مطالعه سیاره، سیستمش و چیزهایی که ممکن است هنگام انجام ماموریت به آنها بر بخورد را به همراه داشته باشد. این لوازم شامل کاوشگر اتمسفری نپتون (NAP) برای مطالعه داخل سیاره و یک کاوشگر نفوذ تریتون (TPP) که پوسته ماه را بررسی می‌کند، می‌شود. مکملی از ماهواره‌های کوچکتر (CubeSats یا نانوماهواره‌ها) نیز در طول مسیر برای کاوش یک سیارک کمربند اصلی و یک سیارک قنطورس مستقر خواهند شد.

مشخصات ماموریت

برای شروع، تیم چندین روش ممکن برای کاوش نپتون (سنجش از راه دور، پرواز، مشاهده مداری، فرود نرم و …) را بررسی کرد. سنجش از راه دور و پرواز با هواپیما منتفی شدند زیرا اینها به مأموریت اجازه نمی‌داد تا ترکیب عمیق و ساختار درونی نپتون را به طور مؤثر اندازه‌گیری کند. آنها می گویند: «به چیزهای زیادی احتیاچ داریم و مقیاس کار، دشواری فنی و نیازهای مالی بسیار زیاد است.» بر اساس اهداف علمی، سطح فنی و بودجه، روش تشخیص به عنوان تشخیص مداری قطبی تعیین شده است.

از دیگر مسائلی که به آن توجه شد، توجه به فواصل درگیر (به طور متوسط 30 واحد نجومی از خورشید) و ظرفیت حمل یک ماموریت به اعماق فضا است و سرعت پرواز کاوشگر باید تا حد امکان در مراحل اولیه افزایش یابد. آنها همچنین به این نتیجه رسیدند که بهترین راه برای انجام این کار و کاهش سرعت برای رسیدن به مدار نپتون انجام یک پرتاب در حدود سال ۲۰۳۰ است که امکان بهره‌برداری از گرانش مشتری را ممکن می‌کند. تاریخ رسیدن آن هم می‌تواند سال ۲۰۳۶ باشد. از دیگر فرصت‌های پرتاب  سال ۲۰۲۸ و یا ۲۰۳۱ و ۲۰۳۴ خواهد بود، اما هر پروازی باید قبل از سال ۲۰۴۰ به نپتون برسد.

پس از تکمیل چند مدار، فضاپیما قادر خواهد بود مجموعه‌ای از ماهواره‌های کوچک و دو کاوشگر را برای مطالعه اتمسفر نپتون و سطح تریتون رها کند.

اهداف علمی

با توجه به گفته‌های یو و همکارانش،‌ چند مسئله مهم علمی هست که باید توسط کاوشگر نپتون بررسی شود: ساختار و ترکیب درونی نپتون، مگنتوسفر و یونوسفر آن، ماه‌ها و حلقه‌های آن، و جمعیت تروجان‌ها (Trojan) و قنطورس‌ها (Centaurs) یا همان خانواده‌های کوچک سیارکی که در مدار آن مشترک هستند. از نظر ساختار و ترکیب، اخترشناسان امیدوارند که ویژگی‌های گرمایی عجیب نپتون را که به نظر می‌آید نتیجه الگوهای آب و هوایی آن است، روشن کنند. در مقاله‌ای که پیش‌تر عنوان کردیم نوشته‌اند:

«گرمای داخلی نپتون (فروپاشی جاذبه، نیروی جزر و مد، گرمای ایزوتوپ و …) به عنوان منبع اصلی سنجش دمای سطحی نپتون در نظر گرفته شده است. میان دمای ۵۷ کلوین محاسبه شده توسط مادون قرمز و اندازه واقعی آن، یعنی ۴۷ کلوین، تفاوت وجود دارد. بنابراین، برای درک عملکرد میزان انتشار گرما در داخل نپتون، اندازه‌گیری تابش مادون قرمز در یک باند فرکانسی وسیع‌تر می‌تواند مفید باشد.»

مطالعه بخش داخلی نپتون به ما همچنین این امکان را می‌دهد تا بفهمیم چرا با اینکه از مریخ کوچک‌تر است،‌ اما از آن جرم بیشتری دارد. هرچه بیشتر درباره اتمسفر نپتون اطلاعات کسب کنیم، تفاوت آن را نسبت به اتمسفر اورانوس که هردو آبی هستند اما اورانوس روشن‌تر است بهتر کشف خواهیم کرد. دلیل تفاوت رنگ اورانوس و نپتون را بخوانید. به علاوه تمام اینها، می‌توانیم اطلاعاتی جدید درباره ترکیب ابرهای پیش‌ستاره‌ای که پیکره یخی هم از آن شکل گرفت و منظومه شمسی گسترش یافت، بدست بیاوریم.

مطالعه مگنتوسفر و یونوسفر نپتون می‌تواند به حل معمای محور مغناطیسی در مقابل محور چرخشی نپتون کمک کند. مانند اورانوس، محور مغناطیسی نپتون به شدت نسبت به محور چرخشی خود (۴۷ درجه) کج شده و ۰.۵۵ شعاع (۱۳۵۰۰ کیلومتر؛ ۸۳۸۸.۵ مایل) از مرکز سیاره جابجا شده است. قبل از پرواز وویجر ۲، فرض می‌شد که این نتیجه چرخش جانبی نپتون است، اما اکنون تصور می‌شود که دلیلش وجود دینام در بخش داخلی است. از اهداف دیگرمان برای انجام این ماموریت می‌توان به یافتن علت طوفان‌های قدرتمند سیاره و دلیل تشکیل و وجود طولانی مدت لکه تاریک نپتون اشاره کرد.

و در بخش حلقه‌ها و ماه‌‌های نپتون ما توانمند به کشف مدار رتروگراد، چرخش و حرکت تریتون (بزرگترین ماه نپتون) خواهیم بود. حرکت تریتون در جهت مخالف نپتون، از مهم‌ترین مسائلی است که ماهیتش را به عنوان سیاره‌ای کوتوله در کمربند کویپر، غیر قابل درک می‌کند. مسئله دیگر ترکیبش است که مشابه پلوتون است. بر اساس یک نظریه، تریتون از کمبرند کویپر جدا می‌شود و اتمسفر نپتون آن را به سمت خود می‌کشاند؛ همین سبب جدایی ماهواره‌های نپتون و شکل‌گیری ماهواره‌هایی کوچک و جدیدتر شده است.

در واقع، مطالعه دینامیک مداری تریتون می‌تواند تاریخ اولیه منظومه شمسی را روشن کند؛ یعنی جایی که اجرام پرتاب شده و سیاره نماها تازه داشتند در مدارهای فعلی خود مستقر می‌شدند. این را می‌توان با تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای MU69 2014 که کاوشگر New Horizons در طول پرواز خود در جولای ۲۰۱۵، برای شناخت بهتر تریتون‌ها انجام داد،‌ مشاهده کرد.

تریتون همچنین فعالیت‌های یخ‌فشانانه‌ای دارد که ناشی از جزر و مدهای داخلی به دلیل کشش گرانشی نپتون است. نزدیک‌تر شدن تریتون به خورشید این فعالیت را افزایش می‌دهد و مسبب می‌شود که غلظت‌های بیشتری از نیتروژن و سایر گازها در جو نازک این ماه باقی بماند. این مسئله می‌تواند برای مطالعات ما درباره ترکیبات و ساختار داخلی تریتون مناسب باشد. درباره مطالعه حلقه‌ها هم، یو و گروهش نوشته‌اند:

«فهرست کاملی از حقله‌های سیاره‌ای و ماهواره‌های Shepherd داخلی آنها، مطالعه ویژگی‌ها، شیوه‌ تشکیل‌شان، چگونگی تبادل مواد و انتقال گاز حلقه‌های سیاره‌ای با انواع مدارهای مختلف، تجزیه و تحلیل منشأ اجرام آسمانی و شناسایی مواد آلی احتمالی تهیه کنید. حلقه‌های سیاره‌ای نپتون در طول جغرافیایی به طور یکسان توزیع نشده‌اند. اما در عوض، ساختاری هلال گونه دارند. دلیل وجود اینگونه ساختارها و اینکه گسترش پیدا خواهند کرد یا نه، مسائل جالبی‌اند که در پی حل‌شان هستیم.»

آژانس فضایی چین در سال‌های اخیر اقدامات نسبتاً چشمگیری انجام داده است که نشان می‌دهد چگونه این کشور به یک قدرت بزرگ در مطالعات فضایی تبدیل شده است. از جمله دستاوردهایشان، توسعه موشک‌های پرتاب سنگین مانند Long March 9، استقرار ایستگاه‌های فضایی (برنامه Tiangong) و موفقیت آنها با برنامه‌های Chang’e و Tianwen است که کاشفان رباتیک را به ماه و مریخ فرستاده‌اند. انجام چنین ماموریتی که در آن به منظومه شمسی بیرونی و اجرام کمتر مطالعه شده سفر می‌کنند، نشان می‌دهد که چین نسبت به گسترش برنامه فضایی خود امیدوار است.

تلاش‌های چین می‌تواند کمکی به طرح ناسا برای فرستادن یک کاوشگر روباتیک به اورانوس (از دیگر سیاره‌های کمتر مطالعه شده) باشد. همانند کاوشگری که چین برای سفر به نپتون پیشنهاد داد، این ماموریت اتمسفر، ساختار داخلی و ماه‌ها و حلقه‌های اورانوس را با استفاده از یک فضاپیمای در حال گردش و یک کاوشگر قابل استقرار بررسی می‌کند. داده‌هایی که پس از این ماموریت‌ها به دست خواهد آمد، ستاره شناسان و دانشمندان سیاره‌شناسی را برای دهه‌ها مشغول نگه می‌‌دارد و نتایجی شگفت‌انگیز را به ارمغان خواهد آورد. از جمله مهم‌ترین آنها، تاریخ این سیارات و چگونگی وجود حیات در زمین است.

نوشته چین قصد سفر هسته‌ای به سیاره نپتون را دارد اولین بار در اخبار فناوری و موبایل منتشر شد.

روز ۱۲ جولای سال ۲۰۲۲، در تاریخ علم روزی ماندگار شد. چرا که اولین تصویر تلسکوپ فضایی جیمز وب منتشر شد. طبیعتاً تمام دنیا به سرعت تحت تاثیر این خبر قرار گرفت. اما چرا این ۵ تصویر این‌قدر برای جهان علم ما انسان‌ها خاص و مهم هستند؟ با آی‌تی‌رسان همراه باشید تا تمام نکات شگفت‌انگیز تصاویر تلسکوپ جیمز وب را، که اشک دانشمندان را درآوردند، بررسی کنیم.

موفقیت تلسکوپ جیمز وب در ثبت این تصاویر به چه معناست؟

پنج تصویر منتشر شده در سایت ناسا، قابلیت‌‌ها و ظرفیت‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب را نشان دادند که توانسته بود از تولد و مرگ ستاره و یک گروه کهکشان که مشغول به چیزی موسوم به رقص کیهانی بودند، تصاویری تهیه کند. این تصاویر، عمیق‌ترین و دقیق‌ترین تصاویر رنگی هستند که تا کنون از جهان به دست آمده.

دانشمندان درحال تحسین شگفتی اولین عکس های تلسکوپ جیمز وب، به خاص و ارزشمند بودن این پروژه بین‌المللی هم اشاره کردند. درواقع این پروژه، حاصل همکاری ناسا، آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) است. داشنمندان می‌گویند که این تصاویر، عملکرد بی‌نظیر تلسکوپ جیمز وب را نشان می‌‌دهد و نویدبخش آن است که وب، به آن‌ها در مطالعه دقیق‌تر و باجزئیات‌تر جهان کمک می‌کند.

در ادامه تصاویر و نکات شگفت‌انگیزی درباره آن‌ها را یک‌به‌یک مرور می‌کنیم.

اولین عکس تلسکوپ جیمز وب؛ نگاهی به گذشته در زمان

اولین تصویر ارسالی، تصویری عمیق از قسمت بسیار کوچکی از گیتی بود. یک دانه شن را از زمین بلند کنید، دست خود را دراز کنید و به آن دانه شن نگاه کنید. اگر از درون آن دانه شن که به اندازه طول دستتان با شما فاصله دارد، به جهان نگاه کنید، همین مقدار کهکشان و ستاره می‌بینید. این نشان از پهناور بودن دنیایی است که ما ذره ناچیزی از آن هستیم.

نورهای درخشانی که برق می‌زنند، ستارگان نزدیک ما هستند. اگر آن‌ها را کنار بذارید، هر ذره کوچک دیگری که در این تصویر می‌بینید، یک کهکشان مجزا است!

تصویری که از برخی از این کهکشان‌ها می‌بینید، ۱۳ میلیارد ساله است! یعنی نوری که ما در این تصویر می‌بینیم و به لنز تلسکوپ جیمز وب برخورد کرده، از ۱۳ میلیارد سال پیش آمده است! عمر جهان طبق تخمین دانشمندان حدود ۱۳.۸ میلیارد سال است. قدیمی‌ترین نوری که در این عکس می‌بینید از ۱۳.۵ میلیارد سال پیش آمده، یعنی فقط حدود ۳۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ! همین برای اعجاب‌انگیز بودن این عکس تلسکوپ جیمز وب و درآوردن اشک دانشمندان کافی است.

همچنین مجموع جرم این خوشه کهکشانی در میان تصویر، مانند یک لنز گرانشی عمل می‌کند و تصویر کهکشان‌هایی که در فاصله‌ای دورتر هستند را بزرگ‌تر می‌کند! قطعاً آلبرت انیشتین آرزوی این را داشت که جای شما بنشیند و خمیدگی نور در میانه این تصویر به دلیل جاذبه ناشی از جرم زیاد را مشاهده کند.

توضیحاتی درباره سفر نور در زمان

این پدیده نگاه ما به گذشته در زمان، به دلیل سرعت نور و مقداری که طول می‌کشد تا به ما برسد تا بتوانیم چیزی را ببینیم است. می‌دانیم که نور با سرعتی حدود ۳۰۰.۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. طبیعتاً این بسیار سریع است، درواقع سریع‌ترین سرعتی است که می‌شناسیم! ولی به دلیل وسعت فضا، مدت زیادی طول می‌کشد تا این نور به نقطه دوری از فضا برسد.
مثلاً خورشید ۱۵۰ میلیون کیلومتر با ما زمین فاصله دارد. یعنی حدود ۸ دقیقه طول می‌کشد تا نور آن به ما برسد. پس اگر شما الآن به خورشید نگاه کنید، درواقع دارید وضعیت ۸ دقیقه پیش خورشید را مشاهده می‌کنید.

اجسام درون این عکس های تلکسوپ جیمز وب هم چند میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند. عبارت «سال نوری» درواقع یعنی مقداری که نور، در یک سال می‌تواند طی کند که حدوداً معادل ۹.۵ تریلیون کیلموتر می‌شود.

این یعنی نورهایی که در تصاویر جیمز وب می‌بینید، چند میلیارد سال در زمان و فضا سفر کرده‌اند تا به ما برسند. برای این‌که وضعیت فعلی آن‌ها را ببینیم، باید ۱۳ میلیارد سال دیگر منتظر باشیم که متوجه شویم آیا اصلاً در این لحظه آن‌ها باقی مانده‌اند یا خیر.

اگر از ابعادی که درحال حرف زدن از آن هستیم، شگفت‌زده شده‌اید، کاملاً حق دارید. این ابعاد، برای انسانی که روزگاری تصور می‌کرد مرکز جهان است، غیرقابل تصور هستند.

دیدن پدیده‌های نامرئی

تلسکوپ جیمز وب، در تصاویر رنگارنگ خودش از سحابی کارینا و پنج‌قلوی استفان، ادغام شدن مهدکودک‌های ستاره‌ای را نشان می‌دهد. مهدکودک ستاره‌ای (Stellar Nursery) جایی است در یک سحابی با جاذبه زیاد، که در آن گاز و غبار درحال برخورد هستند و یک ستاره جدید شکل می‌گیرد. درواقع قسمت‌هایی از یک سحابی که در آن‌ها ستاره تشکیل می‌شود را مهدکودک ستاره‌ای می‌گوییم.

دلیل این‌که می‌توانیم این تصاویر «نامرئی» را ببینیم، دوربین‌های مادون قرمز تلسکوپ جیمز وب هستند. مادون قرمز اطلاعات بسیار بیش‌تری از دوران ابتدایی جهان به ما می‌دهد. نورهایی که از این کهشکان‌ها می‌آیند، در مسیر کشیده می‌شوند. ولی تلسکوپ جیمز وب به ما قابلیت دیدن آن‌ها را می‌دهد.

رنگ‌هایی که در تصویر سحابی کارینا می‌بینید، به طور دستی و توسط تیم دانشمندان جیمز وب، به تصویر اصلی اضافه شده‌اند. اما این به این معنی نیست که این رنگ‌ها وجود ندارد. درواقع نوری که از این ستاره‌ها به ما می‌رسد، اطلاعات بسیار بیش‌تر و پیچیده‌تری به ما می‌دهد که با چشم انسان نمی‌توان آن‌ها را درک کرد و رنگ آن‌ها هم قسمتی از این اطلاعات است.

محققان داده‌های مختلفی از این نورها به‌دست می‌آورند که با آن‌ها می‌توانند متوجه شوند که چطور کهکشان‌ها شکل می‌گیرند، رشد می‌کنند و با هم ادغام می‌شوند و بعضی مواقع دیگر ستاره تشکیل نمی‌دهند. مثلاً کهکشان‌های آبی شامل ستاره می‌شوند، ولی مقدار خیلی کمی غبار دارند. کهکشان‌های قرمز لایه‌های خیلی زخیم‌تری از غبار دارند و کهکشان‌های سبز هم توسط هیدروکربن‌ها و مواد شیمیایی دیگر پر شده‌اند. حالا به سراغ این دو عکس به دست آمده توسط تلسکوپ جیمز وب برویم:

تولد ستاره در عکس جیمز وب از سحابی کارینا 

این تصویر تماشایی، درواقع لبه یکی از بخش‌های ستاره‌ساز سحابی کارینا به اسم NGC 3324 است. این تصویر که توسط دوربین مادون قرمز جیمز وب گرفته شده است، برای اولین بار به ما قسمت‌های غیرقابل دیدن از تولد یک ستاره را نشان می‌دهد. چرا که تنها با حساسیت مادون قرمز جیمز وب می‌توان از غبارهای کیهانی رد شد و به این اجسام رسید.

مجموعه‌ای از دره‌ها و کوه‌هایی که در تصویر می‌بینید، اصطلاحاً صخره کیهانی نام دارد. بلندترین قله‌هایی که در تصویر می‌بینید، ۷ سال نوری ارتفاع دارند! یعنی اگر شما اهل کوهنوردی هستید، برای فتح این قله‌ها باید با سرعت نور، ۷ سال بالا بروید.

قسمت‌های غارمانند هم با نور بسیار شدید فرابنفش و بادهای ستاره‌ای ناشی از ستاره‌های فوق‌العاده عظیم و داغ در این سحابی کنده و حفر شده‌اند.

بزرگ‌ترین تصویر جیمز وب؛ پنج‌قلوی استفان

پنج‌قلوی استفان، گروهی متشکل از پنج کهکشان است. این تصویر عظیم، بزرگ‌ترین تصویر تلسکوپ جیمز وب تا به امروز است که حدود یک پنجم قطر ماه را در بر می‌گیرد. این عکس جیمز وب شامل ۱۵۰ میلیون پیکسل می‌شود و از نزدیک به ۱۰۰۰ فایل تصویری مجزا تشکیل شده است.

این عکس اطلاعات تازه‌ای را از نحوه برخوردهای کهکشانی به ما می‌دهد، چیزی که ممکن است باعث تکامل کهکشان‌ها در ابتدای جهان شده باشد. جیمز وب با دید مادون قرمز قدرتمند و رزولوشن فضایی بسیار بالای خود، جزئیاتی از این گروه کهکشانی به ما می‌دهد که تا کنون دیده نشده بودند. همچنین خوشه‌هایی از میلیون‌ها ستاره جوان و کهکشان‌های دیگر، به زیبایی این عکس اضافه می‌کنند.

همان‌طور که می‌بینید، به دلیل برخورد این کهکشان‌ها و جاذبه‌های آن‌ها، دنباله‌هایی از گاز، غبار و ستارگان مختلف به سمت کهکشانی دیگر کشیده می‌شوند.

اگرچه به این گروه «پنج‌قلو» گفته می‌شود، ولی ۴تا از آن‌ها واقعاً نزدیک به هم هستند و در یک رقص کیهانی، یعنی چیزی که در تصویر از برخورد آن‌ها می‌بینید، گرفتار می‌شوند. پنجمین کهکشان این گروه که جدا افتاده است، NGC 7320 نام دارد که ۴۰ میلیون سال نوری با زمین فاصله دارد؛ درحالی که ۴ کهکشان دیگر حدود ۲۹۰ میلیون سال نوری دورتر از ما هستند. هرچند این ارقام در فواصل کیهانی، نسبتاً نزدیک شناخته می‌شوند!

سحابی حلقه جنوبی؛ تصویری از پایان یک ستاره

بعضی مواقع، آخرین نمایش بهترین نمایش است، مثل نمایش این ستاره زیبای درحال مرگ. ستاره کم‌نورتری که در مرکز این صحنه می‌بینید، هزاران سال مشغول ارسال حلقه‌هایی از گاز و غبار به تمام جهات بوده است.

دو دوربین از جیمز وب، آخرین تصاویر این سحابی سیاره‌ای به نام NGC 3132 که به عنوان سحابی حلقه جنوبی شناخته می‌شد را ثبت کردند. او تقریباً ۲.۵۰۰ سال نوری از ما دور است.

تسکلوپ جیمز وب به دانشمندان این اجازه را می‌دهد که به اطلاعات بسیار عمیق‌تری از سحابی‌های سیاره‌ای مثل این برسند که ابرهایی از گاز و غبار از آن‌ها توسط ستاره‌ای درحال مرگ خارج می‌شود. دو ستاره که در مداری نزدیک هم هستند، به این تصویر زیبایی خاصی می‌بخشند.

در تصویر سمت چپ، که توسط دوربین مادون قرمز نزدیک جیمز وب گرفته شده، ستاره‌ها و لایه‌های نور آن‌ها پررنگ و درخشان هستند.
ولی عکس سمت، که با استفاده از دوربین مادون قرمز میانه جیمز وب گرفته شده، اولین باری را نشان می‌دهد که ستاره دوم توسط غبار احاطه شده است. ستاره درخشان‌تر در مرحله ابتدایی‌تری از تکاملش قرار دارد و احتمالاً در آینده سحابی سیاره‌ای خودش را بیرون بکشد. درحالی که این دو ستاره به دور هم می‌چرخند، ستاره درخشان‌تر، شکل ظاهری این سحابی را تشکیل می‌دهد.

آنالیز دقیق اتمسفر بخاری سیاره‌ای دور

لنز‌های غول‌آسا و ابزار دقیق تلسکوپ جیمز وب، دقیق‌ترین اندازه‌گیری و آنالیز نور ستاره‌ای را در اتمسفر سیاره‌ای دور از منظومه شمسی انجام دادند.

در این طیف نوری رسم شده، اطلاعاتی از متشکلات اتمسفر سیاره‌ای را در فاصله ۱.۱۵۰ سال نوری از خودمان می‌بینیم. طبق این طیف، نشانه‌هایی از آب در اتمسفر این سیاره رصد شده است. هم‌چنین جیمز وب علائمی از وجود مه و ابر در این سیاره فاش کرده است که در تحقیقات قبلی دیده نشده بودند.

قدرت سیگنالی که جیمز وب دریافت کرده، برای ما نشان از نقش بسیار مهم و بزرگی است که این تلسکوپ برای یافتن سیاره‌ای قابل زیست در آینده ایفا خواهد کرد.

هرچیز شگفت‌انگیزی که تا کنون خوانده‌اید، تازه شروع کار است. ماموریت تلسکوپ فضایی جیمز وب، حتی از این تصاویر که بهترین عکس هایی هستند که بشر در تاریخ به خود دیده است هم بزرگ‌تر است. اگر علاقه‌مند به دانستن بیش‌تر در این باره هستید، مقاله زیر را هم بخوانید:

نوشته چرا اولین عکس‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب اشک دانشمندان را درآوردند؟ + تصاویر اولین بار در اخبار فناوری و موبایل منتشر شد.