المجموعات

"عوالم المحيط:" البحث عن كائنات فضائية أقرب إلى الوطن


منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، كان العلماء وعلماء الفلك يبحثون عن أدلة على وجود حياة خارج الأرض باستخدام وسائل غير مباشرة. على مدار الستين عامًا الماضية ، تمكنا من البحث عنها باستخدام الوسائل المباشرة ، باستخدام المركبات الفضائية الروبوتية للبحث عن البصمات الحيوية في جميع أنحاء النظام الشمسي.

وبينما لم تنجح جهودنا حتى الآن ، يمكننا أن نشعر بالارتياح لمعرفة أننا بالكاد خدشنا السطح. ومن المحتمل تمامًا أننا كنا نبحث في الأماكن الخطأ. بصفتنا مخلوقات أرضية ، يمكن أن يغفر لنا التفكير في أنه من المحتمل أن توجد الحياة على كواكب صخرية بها الكثير من الماء.

ذات صلة: يجب أن نبحث عن الأجانب الذين يستخدمون نجومًا ذات ثقب أسود

ولكن كما بدأ العلماء في الشك منذ سبعينيات القرن الماضي ، فإن أفضل رهان لإيجاد الحياة في نظامنا الشمسي قد يكون في الواقع تحت سطح بعض أقماره الجليدية العديدة.

ما هي "عوالم المحيط"؟

بحكم التعريف ، عوالم المحيطات هي أجسام لها مصادر وفيرة من المياه. بالنظر إلى أن 71٪ من سطح كوكبنا مغطى بالمياه ، فإن الأرض هي مثال جيد على "عالم المحيط". ومن المثير للاهتمام أن كوكب المريخ والزهرة كان لهما أيضًا محيطات على سطحهما أيضًا ، لكن هذه المحيطات ضاعت لأن الكواكب خضعت لتغيرات كبيرة في مناخها.

نظرًا لأن الماء ضروري للحياة كما نعرفها ، فقد كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن عوالم المحيطات مثل الأرض نادرة جدًا وثمينة. ولكن منذ السبعينيات فصاعدًا ، كشفت البعثات الروبوتية أن المحيطات قد توجد أيضًا تحت أسطح الأقمار الجليدية في النظام الشمسي الخارجي. أول ما تم اكتشافه كان أكبر أقمار كوكب المشتري ، والتي تُعرف أيضًا باسم أقمار جاليليو (نسبة إلى مؤسسها ، جاليليو جاليلي).

إلى جانب البيئة الكيميائية الغنية التي تحتوي على عناصر أساسية للحياة (الأكسجين والكربون والفوسفور والميثان ، وما إلى ذلك) وآليات التدفئة الداخلية ، بدأ العلماء في التكهن بأن هذه الأجسام يمكن أن تدعم الحياة. في العقود القليلة الماضية ، تم تقديم اقتراحات لإرسال بعثات آلية إلى هذه الهيئات للبحث عن علامات الحياة ("البصمات الحيوية").

في عام 2004 ، أسست ناسا مجموعة تقييم الكواكب الخارجية (OPAG) ، التي كُلفت بتحديد الأولويات والمسارات العلمية للاستكشاف في النظام الشمسي الخارجي. بحلول عام 2016 ، أسست OPAG مجموعة خرائط الطريق إلى عوالم المحيطات (ROW) ، والتي تم تكليفها بوضع الأساس لمهمة استكشاف "عوالم المحيطات" بحثًا عن الحياة.

تم تلخيص الأهداف و ROW في عرض تقديمي بعنوان "مسارات الاستكشاف لـ Europa بعد التحليلات الأولية في الموقع للتوقيعات الحيوية" ، والذي تم تقديمه في "ورشة عمل رؤية علوم الكواكب 2050" في مقر ناسا في واشنطن العاصمة.

تم نشر هذه الأهداف عبر الإنترنت في دراسة أجريت عام 2019 بعنوان "خريطة طريق ناسا إلى عوالم المحيطات" بقيادة أماندا هندريكس من معهد علوم الكواكب وتيري هورفورد من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. كما ذكروا:

لأغراض ROW (خارطة الطريق إلى عوالم المحيطات) ، وربط مدى برنامج عوالم المحيطات المستقبلي ، نحدد "عالم المحيط" كجسم به محيط سائل حالي (ليس بالضرورة عالميًا). سيتم اعتبار جميع الأجسام في نظامنا الشمسي التي يمكن أن يكون لها محيط أو من المعروف أنها تمتلك محيطًا كجزء من هذه الوثيقة. الأرض هي عالم محيطي تمت دراسته جيدًا ويمكن استخدامه كمرجع ("حقيقة الأرض") ونقطة للمقارنة ".

عوالم المحيطات في نظامنا الشمسي:

في الوقت الحالي ، قررت وكالة ناسا أنه يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى تسعة عوالم محيطية داخل النظام الشمسي ، ويعتقد أنه من الممكن أن يكون هناك المزيد. وهي تشمل سيريس ويوروبا وجانيميد وكاليستو وإنسيلادوس وديون وتيتان وتريتون وبلوتو - مزيج من الأقمار الجليدية والكواكب الصغيرة الجليدية.

يُعتقد أن جميع هذه العوالم تمتلك محيطات داخلية موجودة بين الجليد السطحي وحدود اللب. ميزة مثيرة للاهتمام حول هذه العوالم هي مقدار ما يتكون منها من الماء والجليد. على الأرض ، يمثل الماء 1٪ فقط من القطر الإجمالي للكوكب. لكن على هذه الأقمار والكواكب الصغيرة ، تتراوح بين 55٪ (أوروبا) إلى 90٪ (جانيميد وإنسيلادوس)

بالإضافة إلى ذلك ، يقع أعمق جزء من المحيط في غرب المحيط الهادئ ؛ على وجه التحديد ، المنطقة المعروفة باسم Challenger Deep. تقع هذه المنطقة في الطرف الجنوبي من خندق ماريانا ، وتبلغ مساحتها حوالي 11000 م (36200 قدم) عميق. قارن ذلك بالمحيطات التي يمكن أن يصل عمقها إلى حوالي 100 كيلومتر (62 ميل) ، مع وجود مياه مالحة أكثر من جميع محيطات الأرض مجتمعة.

كم تريد مزيدا؟ لنأخذ على سبيل المثال Europa ، الذي يقع في الطرف الأدنى من المقياس. يبلغ حجم طبقات الجليد ومياه المحيطات حوالي ثلاثة كوادريليون كيلومتر مكعب (3 × 10 ^ 18 م 3) ، وهو ما يزيد قليلاً عن ضعف الحجم المشترك لجميع محيطات الأرض. في الطرف الآخر من المقياس ، يوجد Ganymede ، الذي يحتوي على حجم تقديري من الجليد والماء يبلغ 39 ضعف حجم الأرض.

وبصرف النظر عن الماء ، فقد وجد أن هذه العوالم تمتلك أيضًا مركبات متطايرة (مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان والأمونيا) والجزيئات البيولوجية والتدفئة الداخلية الناتجة عن النشاط الحراري الأرضي أو تحلل العناصر المشعة. هذا المزيج من الماء والجزيئات البيولوجية والطاقة يجعل هذه الأقمار مرشحة محتملة في البحث عن حياة خارج الأرض.

سيريس:

الكوكب القزم سيريس هو أكبر جسم في حزام الكويكبات الرئيسي ، وكذلك أكبر جسم بين المريخ والمشتري. في الواقع ، عندما اكتشفه جوزيبي بيازي عام 1801 ، كان أول عضو يتم رصده في حزام الكويكبات. على مدى القرنين المقبلين ، سيظل يشار إليه على أنه "كويكب".

ومع ذلك ، مع مناظرة الكوكب العظيم في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، وجد سيريس نفسه قيد التصنيف. مثل بلوتو والأجسام الكروية الأخرى التي لم تنظف مداراتها ، تم تصنيف سيريس على أنه "كوكب قزم" (أو كوكب صغير) ، وفقًا للقرار الصادر خلال الدورة السادسة والعشرين للجمعية العامة للاتحاد الفلكي الدولي (IAU).

بناءً على حجمها وكثافتها ، يعتقد أن سيريس متمايزة بين قلب مكون من معادن السيليكات ومعادن وغطاء مكون من الجليد. بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من الأدلة التي تدعم وجود محيط من الماء السائل في الجزء الداخلي من سيري ، والذي سيكون موجودًا عند حدود الوشاح الأساسي.

على سبيل المثال ، اكتشف العلماء كميات كبيرة من أيونات الهيدروكسيد بالقرب من القطب الشمالي لسير ، والتي يمكن أن تكون ناتجة عن بخار الماء الذي يتم فصله كيميائيًا عن طريق الأشعة فوق البنفسجية. كما تم الكشف عن عدة مصادر لبخار الماء حول خطوط العرض الوسطى.

قد تكون هذه نتيجة الجليد السطحي الذي تصاعد بسبب تأثيرات المذنب ، أو الانفجارات البركانية الناتجة عن الحرارة الداخلية والضغط تحت السطحي.

بالإضافة إلى ذلك ، أشارت بيانات الأشعة تحت الحمراء على السطح إلى وجود كربونات الصوديوم وكميات أصغر من كلوريد الأمونيوم أو بيكربونات الأمونيوم. قد تكون هذه المواد قد نشأت من تبلور المحاليل الملحية التي وصلت إلى السطح من الأسفل.

يمكن أن يكون وجود الأمونيا ، وهو مضاد طبيعي للتجمد معروف باحتوائه على سيريس ، هو سبب بقاء هذا المحيط الداخلي في حالة سائلة. يقدر بعمق 100 كيلومتر (62 ميل) ، ويمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 200 مليون كيلومتر مكعب (48 ميل مكعب) من المياه. هذا هو ما يقرب من ثلاثة أضعاف كمية المياه العذبة الموجودة على الأرض - 35 مليون كيلومتر مكعب (8.4 مليون ميل مكعب).

احتمالات أن هذا الجسم يمكن أن يدعم الحياة في داخله؟ غير واضح في هذا الوقت ، لكنه يستحق الاختيار!

كاليستو:

يُعتقد أيضًا أن كاليستو ، الأبعد من أقمار جاليليو لكوكب المشتري ، يؤوي محيطًا في داخله. مثل سيريس ، يُعتقد أن هذا المحيط موجود نتيجة وجود كميات كافية من الأمونيا في الداخل ، فضلاً عن احتمال وجود عناصر مشعة يوفر اضمحلالها الحرارة اللازمة.

تم افتراض وجود هذا المحيط بناءً على حقيقة أن المجال المغناطيسي القوي للمشتري لا يخترق سطح كاليستو. يشير هذا إلى وجود طبقة من السائل عالي التوصيل تحت الطبقة الجليدية بعمق 10 كيلومترات (6.2 ميل) على الأقل. ومع ذلك ، إذا سمحنا بكميات كافية من الأمونيا ، فقد يصل عمقها إلى 250-300 كيلومتر (155-185 ميل).

إذا كان هذا صحيحًا ، فإن هذا يعني أن كاليستو عبارة عن أجزاء متساوية تقريبًا من المواد الصخرية والجليد المائي ، حيث يشكل الجليد حوالي 49-55٪ من القمر وجليد الماء مع المواد المتطايرة (مثل الأمونيا) التي تشكل 25-50٪ من إجمالي كتلة سطحه. تحت هذا المحيط الافتراضي ، يبدو أن الجزء الداخلي من كاليستو يتكون من صخور وجليدية مضغوطة ، مع زيادة كمية الصخور مع زيادة العمق.

هذا يعني أن كاليستو متمايز جزئيًا فقط ، مع قلب سيليكات صغير لا يزيد طوله عن 600 كيلومتر (370 ميل) محاطًا بمزيج من الجليد والصخور. ليس رهانًا رائعًا للعثور على الحياة ، ولكن مهمة استكشاف المحيط الداخلي ستكون لا تقدر بثمن!

يوروبا:

يوروبا هو القمر الذي بدأ كل شيء! لعقود من الزمان ، كان الإجماع العلمي على أنه يقع تحت سطح قمر جوفيان (وغاليلي) هذا محيط مائي سائل ، يقع على الأرجح عند حدود الوشاح الأساسي. يُعتقد أن آلية ذلك هي انثناء المد والجزر ، حيث يتسبب حقل جوبيتر القوي في الجاذبية في أن يختبر قلب أوروبا الصخري والمعدني نشاطًا حراريًا.

يمكن أن يؤدي هذا النشاط إلى تكوين فتحات حرارية مائية في قاع المحيط ، حيث يتم حقن الحرارة والمعادن من الداخل في المحيط. على الأرض ، يُعتقد أن مثل هذه الفتحات هي المكان الذي تواجدت فيه الحياة المبكرة (والتي تشير إليها البكتيريا المتحجرة التي يعود تاريخها إلى حوالي 4.28 مليار سنة).

في سياق مماثل ، يمكن أن تؤدي الفتحات الحرارية المائية في أوروبا إلى ظهور أشكال حياة مماثلة مثل البكتيريا المتطرفة وربما أشكال حياة أكثر تعقيدًا.

إن وجود هذا المحيط الداخلي مدعوم بخطوط أدلة متعددة تم جمعها بواسطة مجموعة متنوعة من المهمات الآلية. وتشمل هذه النماذج الجيولوجية التي تتوقع انثناء المد والجزر في الداخل والصور التي التقطتها المجسات التي كشفت "تضاريس الفوضى" على أوروبا ، حيث تتقاطع التضاريس بواسطة العصابات والتلال وتكون سلسة بشكل ملحوظ.

هناك أيضًا الطريقة التي رصدت بها أعمدة المياه الدورية اختراق سطح يوروبا ووصل ارتفاعها إلى 200 كيلومتر (120 ميل) - أكثر من 20 ضعف ارتفاع جبل. قمة افرست! تظهر هذه عندما يكون أوروبا في أبعد نقطة له عن كوكب المشتري (الحضيض) وتسببها قوى المد والجزر.

باستخدام هذه البيانات ، طور العلماء سلسلة من النماذج لوصف بيئة يوروبا الداخلية. كل منها له آثار على الوجود المحتمل للحياة وقدرتنا على العثور على دليل على ذلك على السطح.

في "نموذج الجليد الرقيق" ، يبلغ سمك الغلاف الجليدي بضعة كيلومترات فقط - 200 متر (650 قدمًا) في بعض الأماكن - والتلامس بين السطح تحت السطحي والسطح هو ميزة عادية. سيكون هذا الاتصال مسؤولاً عن إنتاج شركة يوروبا الشهيرة "التضاريس الفوضوية" ، والتي يُعتقد أنها أجزاء رقيقة من الجليد تقع فوق بحيرات شاسعة من المياه.

في "نموذج الجليد السميك" ، الأكثر تفضيلاً ، يكون التلامس بين المحيط والسطح نادرًا ولا يحدث إلا تحت التلال المفتوحة. بين هذين النموذجين ، يقدر العلماء أن قشرة أوروبا تتراوح سماكتها بين 10-30 كيلومتر (6-19 ميل) ، بينما يمتد محيطها السائل إلى عمق حوالي 100 كيلومتر (60 ميل).

بسبب هذا المزيج من الماء السائل والجزيئات العضوية والكيمياء والتدفئة الداخلية ، يُعتبر Europa أحد أفضل المرشحين لإيجاد الحياة خارج الأرض.

جانيميد:

قمر جوفيان آخر ، وهو أيضًا أحد الجاليليين ، هو جانيميد ، الذي سجل الرقم القياسي لكونه مائيًا! الشيء الآخر الذي يميز هذا القمر عن غيره هو المجال المغناطيسي الداخلي - وهو شيء لا يمتلكه أي قمر آخر (أو كوكب صخري) - والغلاف الجوي الذي يعاني من الشفق.

مثل القمر يوروبا ، يُعتقد أن هذا القمر يحتوي على نواة مكونة من المعادن والسيليكات ، والتي تنثني بسبب التفاعل مع جاذبية المشتري لتوليد تدفئة داخلية. هذه الحرارة هي التي تسمح بوجود محيط مائي سائل يقع عند حدود اللب-الوشاح.

أخيرًا ، يُعتقد أن جانيميد يتكون من أجزاء متساوية من المواد الصخرية والجليد المائي ، حيث يمثل الماء 46-50٪ من كتلة القمر ، و50-90٪ من كتلة السطح.

بالإضافة إلى خطوط الأدلة الأخرى ، تم تأكيد وجود محيط داخل Ganymede من خلال القراءات التي تم الحصول عليها بواسطة البعثات الروبوتية حول سلوك الشفق القطبي لغانيميد. تتأثر هذه الشفق بالمجال المغناطيسي لغانيميد (شيء لا يمتلكه أي قمر آخر) والذي يتأثر بدوره بوجود محيط كبير تحت السطح يتكون من المياه المالحة.

وفقًا للقراءات المأخوذة بواسطة المجسات الآلية ، يُعتقد أن الجزء الداخلي للقمر متمايز بين قلب داخلي صلب يصل نصف قطره إلى 500 كيلومتر (310 ميل) (ويتكون من الحديد والنيكل) والحديد السائل والقلب الخارجي من كبريتيد الحديد . يُعتقد أن الحمل الحراري في هذا اللب الخارجي هو ما يُشغل المجال المغناطيسي الأساسي لغانيميد.

القشرة الجليدية الخارجية هي أكبر طبقة على الإطلاق ، ويبلغ نصف قطرها حوالي 800 كيلومتر (497 ميل). إذا كانت هذه التقديرات دقيقة ، فإن جانيميد تمتلك أعمق المحيطات في النظام الشمسي. أما فيما يتعلق بما إذا كانت هذه المحيطات يمكن أن تأوي الحياة أم لا ، فإن ذلك يظل تخمينًا للغاية.

إنسيلادوس:

هنا لدينا دخول أحدث إلى نادي "Ocean Worlds". في عام 2005 ، لاحظت بعثة كاسيني التابعة لوكالة ناسا وجود نفاثات مائية تنبعث من نصف الكرة الجنوبي لهذا القمر حول سلسلة من السمات المعروفة باسم "خطوط النمر". تتوافق هذه الخطوط مع المنخفضات الخطية في الجليد السطحي ، حيث تدفع البراكين الجليدية الماء إلى السطح.

منذ ذلك الوقت ، فكر العلماء في إمكانية وجود محيط مائي سائل تحت قشرته الجليدية على إنسيلادوس. بناءً على قياسات الجاذبية التي أجرتها مهمة كاسيني ، يقدر العلماء أنها تمتد إلى عمق حوالي 10 كيلومترات (6.2 ميل) تحت السطح وأن أعمدة السطح تمتد على طول الطريق.

أشار تحليل الأعمدة إلى أنها قادرة على صرف 250 كجم (رطل) من بخار الماء كل ثانية بسرعة تصل إلى 2189 كم / ساعة ، مما يسمح لها بالوصول إلى الفضاء لمسافة تصل إلى 500 كم (310 ميل). تختلف شدة هذه الانفجارات بشكل كبير بناءً على التغيرات في مدار إنسيلادوس.

عندما يكون القمر إنسيلادوس في أبوابسيس (الأبعد عن زحل) ، فإن الشقوق التي تنتقل من خلالها الانفجارات تكون تحت ضغط أقل ، مما يؤدي إلى انفتاحها على نطاق أوسع. يُعتقد أن الأعمدة نفسها تنشأ من الغرف الموجودة تحت السطح عند حدود الوشاح الأساسي ، حيث يحافظ النشاط الحراري الأرضي على المحيط.

الأمر الأكثر إثارة للإعجاب هو حقيقة أن التحليل الطيفي كشف عن وجود الميثان والهيدروكربونات البسيطة في الأعمدة ، فضلاً عن المعادن الرطبة. كل هذه العناصر ضرورية للحياة كما نعرفها ويمكن أن تشير إلى وجود مستعمرات من أشكال الحياة البسيطة في باطن إنسيلادوس.

تيتان:

يشتهر أكبر قمر زحل بدورة الميثان التي تشبه إلى حد بعيد دورة المياه على الأرض - حيث يوجد الميثان على السطح مثل البحيرات ، ويتبخر ليشكل السحب ، ويعود إلى السطح في شكل أمطار هيدروكربونية. أخيرًا ، يحتوي تيتان على المزيد من الهيدروكربونات في غلافه الجوي وعلى سطحه أكثر من جميع رواسب النفط على الأرض مجتمعة.

في الوقت نفسه ، وجد أيضًا أن تيتان لديه ظروف ما قبل حيوية وكيمياء عضوية على سطحه ، مما قد يشير إلى الحياة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون لتيتان محيط من الماء السائل تحت سطحه يمكن أن يدعم الحياة أيضًا. مثل كاليستو ، يُعتقد أن الجزء الداخلي من تيتان متمايز ويتكون من أجزاء متساوية من جليد الماء والمواد / المعادن الصخرية.

يوجد في المركز قلب بطول 3400 كم (~ 2100 ميل) من مادة صخرية مائية محاطة بطبقات تتكون من أشكال مختلفة من الجليد المتبلور ومستويات أعمق من الجليد عالي الضغط. فوق هذا يوجد محيط سائل يصل سمكه إلى 200 كيلومتر (125 ميل) ويتكون من الماء والأمونيا ، مما يسمح للماء بالبقاء في حالة سائلة حتى عندما تكون درجات الحرارة أقل من درجة التجمد.

كما هو الحال مع "عوالم المحيطات" الأخرى ، فإن وجود هذا المحيط تحت السطحي مدعوم بخطوط متعددة من الأدلة. وهذا يشمل حقيقة أن سطح القمر أملس جدًا وشبابي حيث يرجع تاريخ معظم سماته إلى ما بين 100 مليون إلى مليار سنة ، وهو مؤشر على النشاط الجيولوجي الذي يجدد السطح.

مؤشر آخر هو دليل على استخدام البراكين الجليدية ، والتي يمكن أن تكون مسؤولة عن بعض الميثان في الغلاف الجوي. نظرًا لأن كمية الميثان السائل على السطح تعتبر غير كافية للتركيزات الغازية في الغلاف الجوي الضبابي لتيتان ، يُعتقد أيضًا أن المصدر الداخلي يلعب دورًا.

لا تزال قضية الحياة على تيتان تخمينية للغاية وستتضمن أشكالًا شديدة من الحياة غريبة جدًا وفقًا لمعايير الأرض. ومع ذلك ، أدت المحاكاة المعملية إلى فكرة أن هناك ما يكفي من المواد العضوية على تيتان لبدء تطور كيميائي مشابه لما يعتقد أنه بدأ الحياة على الأرض.

ديون:

تمت دراسة قمر زحل هذا لأول مرة بواسطة فوييجر 1 و 2 المجسات الفضائية أثناء مرورها عبر نظام زحل في عامي 1980 و 1981. تمت دراستها من قبل كاسيني المهمة ، التي أجرت خمس رحلات جوية على القمر بين عامي 2005 و 2015.

ما كشفت عنه هذه البعثات كان قمرًا صناعيًا ذو تضاريس سلسة ، والذي يُنظر إليه على أنه مؤشر على الظهور والتجديد الداخلي. بالاقتران مع النماذج التي أنشأها علماء ناسا ، يُعتقد أن نواة ديون تواجه تسخينًا للمد والجزر يزداد كلما اقترب في مداره من زحل. قد يعني هذا أن ديون لديها محيط مائي سائل عند حدودها الأساسية.

تريتون:

ظل أكبر قمر نبتون لفترة طويلة مصدرًا لغزا للعلماء. ما يقرب من 55٪ من سطح تريتون مغطى بالنيتروجين المجمد ، بينما يتكون جليد الماء من 15 إلى 35٪ بينما يشكل ثلج ثاني أكسيد الكربون (المعروف أيضًا باسم "الجليد الجاف") النسبة المتبقية 10-20٪. كما تم اكتشاف كميات ضئيلة من المواد المتطايرة الرئيسية في القشرة ، والتي تشمل الميثان وكميات صغيرة من الأمونيا.

تشير قياسات الكثافة إلى أن الجزء الداخلي من Triton متمايز بين لب صلب مصنوع من مادة صخرية ومعادن وغطاء وقشرة مكونة من الجليد. من المفترض أنه إذا كان هناك ما يكفي من العناصر المشعة في الداخل ، فيمكن أن توفر طاقة كافية لتشغيل الحمل الحراري في الوشاح ، والذي قد يكون كافياً للحفاظ على المحيط تحت السطحي.

يعزز وجود العناصر المتطايرة من هذا الاحتمال ، وإذا تم توفير حرارة كافية من القلب ، فقد تكون الحياة موجودة في هذا المحيط الداخلي.

بلوتو:

استنادًا إلى البيانات التي حصلت عليها مهمة نيو هورايزون التابعة لوكالة ناسا ، يعتقد العلماء الآن أن الهيكل الداخلي لبلوتو يمكن التمييز بين نواة من مادة صخرية ومعدن يبلغ قطره حوالي 1700 كيلومتر (70٪ من الكوكب) ، وهو محاط بغطاء من الجليد المكون من الماء والنيتروجين والمواد المتطايرة الأخرى.

مرة أخرى ، قد يعني وجود ما يكفي من العناصر المشعة في القلب أن الجزء الداخلي من بلوتو دافئ بدرجة كافية للحفاظ على المحيط الداخلي. كما هو الحال مع عوالم المحيط الأخرى ، سيكون هذا موجودًا عند حدود الوشاح الأساسي ويقدر بسمك 100 إلى 180 كم (62 إلى 112 ميل).

الاستكشاف السابق:

تم استكشاف جميع عوالم المحيطات في النظام الشمسي المشتبه بهم في الماضي. تم استكشاف بعضها على نطاق أوسع من خلال بعثات روبوتية متعددة على مدار العقود الماضية. في غضون ذلك ، تم استكشاف البعض الآخر نادرًا جدًا أو مؤخرًا فقط.

كوكب المشتري:

بدأ استكشاف أوروبا وأقمار كوكب المشتري الأخرى مع ناسا بايونير 10 و 11 المركبة الفضائية ، التي أجرت رحلات طيران على نظام المشتري في 1973 و 1974 على التوالي. قدمت هذه الصور المقربة الأولى لأقمار أوروبا وأقمار المشتري الأخرى ، ولكن بدقة منخفضة.

الاثنان فوييجر تبع ذلك مجسات ، وسافرت عبر نظام جوفيان في عام 1979 وقدمت صورًا أكثر تفصيلاً لسطح أوروبا الجليدي. كشفت هذه الصور عن ميزات "التضاريس الفوضوية" في يوروبا ، والتي أثارت تكهنات بأن القمر قد يأوي محيطًا داخليًا. النماذج الجيوفيزيائية التي نظرت في قوة جاذبية المشتري على القمر وانثناء المد والجزر دعمت هذا التفسير.

بين عامي 1995 و 2003 ، وكالة ناسا جاليليو قام المسبار بالدوران حول كوكب المشتري وقدم الفحص الأكثر تفصيلاً لأقمار الجليل ، والتي تضمنت العديد من رحلات الطيران في أوروبا. كانت هذه المهمة هي المسؤولة عن اكتشاف العزم المغناطيسي الضعيف في أوروبا ، مما يشير إلى وجود طبقة من مادة عالية التوصيل للكهرباء في داخل أوروبا. كان التفسير الأكثر منطقية لذلك هو وجود محيط كبير تحت السطح من المياه المالحة السائلة.

زحل:

في عام 1979 ، الرواد 11 عبر نظام زحل وقياس كتلة تيتان والغلاف الجوي. في عامي 1980 و 1981 (على التوالي) ، فوييجر 1 و 2 أجرى دراسة أكثر تفصيلاً عن الغلاف الجوي لتيتان وكشف عن ملامح الضوء والظلام على سطحه (والتي ستُعرف لاحقًا باسم منطقتي Xanadu و Shangri-la).

بين عامي 2004 و 2017 ، كاسيني-هيغنز ستوفر المهمة نظرة أكثر تفصيلاً وشمولية لكوكب زحل ونظام أقماره. كانت أول مهمة روبوتية لرصد أعمدة إنسيلادوس في عام 2005 ، والتي خلص علماء البعثة إلى أنها مؤشر على محيط داخلي وأيضًا ما كان مسؤولاً عن تجديد الحلقة الإلكترونية لزحل بالجسيمات الجليدية.

كما قام المسبار المداري كاسيني بإجراء عدة رحلات طيران على تيتان والتقط صورًا عالية الدقة على الإطلاق لسطح تيتان. سمح هذا للعلماء بتمييز بقع الضوء والتضاريس المظلمة التي كانت من سمات Xanadu و Shangri-La ، واكتشاف مصادر وفيرة من السائل في المنطقة القطبية الشمالية ، في شكل بحيرات وبحيرات الميثان.

وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) هيغنز هبطت مركبة الهبوط على السطح في 14 كانون الثاني (يناير) 2005 ، مما جعل تيتان أكثر جسم بعيدًا عن الأرض يمتلك مهمة روبوتية على الإطلاق. بينما كان المسبار قادرًا على الإرسال لمدة 90 دقيقة فقط ، فإن البيانات التي تم إرسالها كشفت الكثير عن سطح تيتان.

وشمل ذلك أدلة على أن العديد من سمات سطح تيتان تبدو وكأنها تشكلت بواسطة السوائل في مرحلة ما في الماضي. قدم المسبار أيضًا معلومات حول المنطقة التي هبط فيها ، قبالة الطرف الشرقي من المنطقة المشرقة المسماة أديري. وشمل ذلك "المرتفعات" التي يعتقد أنها تتكون أساسًا من جليد مائي ومركبات عضوية داكنة.

تتشكل هذه المركبات في الغلاف الجوي العلوي وقد تنزل من الغلاف الجوي لتيتان مع أمطار الميثان وتتراكم على السهول بمرور الوقت. حصل المسبار أيضًا على صور لسهل مظلم مغطى بصخور صغيرة وحصى (مكونة من جليد مائي) أظهرت أدلة إضافية على نشاط نهري محتمل (تآكل سائل).

عوالم أخرى:

لم تستكشف سوى عدد قليل من البعثات عوالم المحيطات الأخرى في النظام الشمسي. وتشمل هذه فوييجر 2 المسبار ، الذي أجرى تحليقًا بالقرب من تريتون في 1989 كجزء من جولتها في أورانوس ونبتون والنظام الشمسي الخارجي. خلال هذه الرحلة ، فوييجر 2 جمعت البيانات التي كشفت عن الكثير عن سطح القمر وتكوينه ، والتي لا تزال قيد الدراسة حتى اليوم.

بين عامي 2015 و 2018 ، تم التحقيق مع سيريس بواسطة فجر ناسا مهمة. أصبحت هذه المركبة المدارية أول مهمة تزور كوكبًا قزمًا وتذهب إلى مدار حول وجهتين خارج الأرض - سيريس وفيستا ، ثاني أكبر جسم في حزام الكويكبات الرئيسي. بالإضافة إلى العثور على دليل على وجود محيط داخلي محتمل ، فإن فجر أكدت البعثة أن محيطًا سائلًا ربما غطى ذات مرة جزءًا كبيرًا من سطح سيريس.

أخيرًا وليس آخرًا ، بلوتو ، الذي تمت زيارته لأول مرة في التاريخ في عام 2015 بواسطة آفاق جديدة مهمة. قدمت هذه المهمة أول صور واضحة لسطح بلوتو ، وكشفت أشياء عن ميزات سطحه ، والتاريخ الجيولوجي ، والتكوين ، والغلاف الجوي ، والتلميح إلى عملياته الداخلية.

مهام الاستكشاف المستقبلية:

لأسباب واضحة ، تم اقتراح بعثات متعددة لاستكشاف عوالم المحيطات في النظام الشمسي بمرور الوقت. بالنظر إلى المستقبل ، هناك عدد من هذه المفاهيم إما قيد التطوير أو تقترب من التحقيق. بالإضافة إلى ذلك ، من المتوقع أيضًا أن تلعب مهام الجيل التالي التي ستدفع حدود استكشاف الفضاء دورًا في دراسة عوالم المحيطات.

يوروبا كليبر:

في عام 2011 ، تمت التوصية بمهمة روبوتية إلى أوروبا كجزء من المسح العقدي لعلوم الكواكب الأمريكية ، وهو تقرير طلبته وكالة ناسا والمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) لمراجعة حالة علوم الكواكب واقتراح مهام من شأنها تعزيز استكشافهم. الأهداف بين عامي 2013 و 2022.

رداً على ذلك ، طلبت وكالة ناسا سلسلة من الدراسات للبحث في إمكانية هبوط يوروبا في عام 2012 ، جنبًا إلى جنب مع مفاهيم لمركبة فضائية يمكنها إجراء تحليق فوق يوروبا وأخرى لدراسة القمر من المدار. في حين أن اقتراح المركبة المدارية سيركز على علم "المحيط" ، فإن اقتراح الطيران المتعدد سيركز على الأسئلة المتعلقة بالكيمياء الداخلية والطاقة في أوروبا.

في يوليو 2013 ، قدم مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ومختبر الفيزياء التطبيقية مفهومًا محدثًا لمهمة طيران أوروبا (تسمى يوروبا كليبر). بالإضافة إلى استكشاف أوروبا للتحقيق في قابليتها للعيش ، فإن مجز أو مقلمة سيتم تكليف المهمة باختيار المواقع لمركبة هبوط مستقبلية. لن يدور حول أوروبا ، بل يدور حول كوكب المشتري وتجري 45 رحلة طيران على ارتفاع منخفض من يوروبا.

في 13 يناير 2014 ، أعلنت لجنة الاعتمادات في مجلس النواب مشروع قانون جديد من الحزبين تضمن 80 مليون دولار من التمويل لمواصلة دراسات مفهوم مهمة أوروبا. في مايو 2015 ، أعلنت وكالة ناسا رسميًا قبولها لـ يوروبا كليبر اقتراح المهمة ، والتي ستطلق في وقت ما في عام 2020.

وكشفوا أيضًا أن هذه المهمة ستعتمد على مجموعة من الأدوات التي من شأنها أن تشمل رادارًا لاختراق الجليد ، ومقياس طيف الأشعة تحت الحمراء قصير الموجة ، وتصوير طوبوغرافي ، ومقياس طيف الكتلة الأيونية والمحايدة.

عصير:

في عام 2012 ، أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) أنها قد اختارت مستكشف القمر الجليدي المشتري (JUICE) مفهوم مهمة ، كجزء من برنامج الرؤية الكونية للوكالة 2015-2025. ستنطلق هذه المهمة في عام 2022 وتصل إلى كوكب المشتري في عام 2029 ، حيث ستقضي ما لا يقل عن ثلاث سنوات في إجراء عمليات رصد تفصيلية لكوكب المشتري وأقمار أوروبا وجانيميد وكاليستو.

ستجري المهمة عدة رحلات جوية من يوروبا وكاليستو ، لكنها في النهاية ستركز أكثر على جانيميد. سيتم ذلك باستخدام مجموعة تشتمل على كاميرات ، ومقاييس طيفية ، ومقياس ارتفاع بالليزر ، وجهاز رادار لاختراق الجليد ، ومقياس مغناطيسي ، وشاشات البلازما والجسيمات ، وأجهزة علوم الراديو.

يوروبا لاندر:

وضعت ناسا أيضًا خططًا في السنوات الأخيرة لـ يوروبا لاندر, مركبة آلية من شأنها أن تكون مشابهة لـ فايكنغ 1 و 2البعثات التي استكشفت المريخ في السبعينيات باستخدام مزيج من المدار ومركبة الهبوط. ستعتمد المهمة أيضًا على التقنيات التي اختبرتها المريخ باثفايندرروح, فرصة و حب الاستطلاع المركبات الجوالة ، وخاصة تلك المصممة للبحث عن علامات الحياة الماضية (المعروفة أيضًا باسم "البصمات الحيوية").

مثل سابقاتها ، يوروبا لاندر ستتحقق من قابلية سكن يوروبا وتقييم إمكاناتها البيولوجية الفلكية من خلال التأكيد مرة واحدة وإلى الأبد على وجود محيط تحت السطح. وستعتمد أيضًا على مجموعة من الأدوات لتحديد خصائص المياه داخل وتحت القشرة الجليدية لأوروبا.

لكن بالطبع ، سيكون الهدف الأكبر لهذه المهمة هو البحث عن دليل على الحياة كان من الممكن أن تشق طريقها إلى السطح. لهذا السبب ، ستكون المناطق التي تشهد نشاط عمود أوروبا مكانًا مثاليًا للهبوط.

في حين لم يتم تحديد موعد حتى الآن لوقت إطلاق مثل هذه المهمة أو وصولها إلى أوروبا ، تعتبر المهمة ذات أهمية حيوية للاستكشاف في المستقبل. في جميع الاحتمالات ، سيتبع ذلك في أعقاب مهمة Europa Clipper ، حيث تهبط في موقع يختاره المسبار.

تيتان ماري إكسبلورر / غواصة:

كما نظرت وكالة ناسا والمجتمع الفلكي في مهمة لاستكشاف بحيرات الميثان في تيتان (خاصة أكبر بحيرات كراكن وليجيا ماري) بحثًا عن علامات على وجود حياة مائية محتملة. أحد المفاهيم هو الاقتراح المعروف باسم Titan Mare Explorer (TiME) ، وهو مفهوم قيد الدراسة من قبل وكالة ناسا بالاشتراك مع شركة لوكهيد مارتن.

ستشمل هذه المهمة هبوط مركبة هبوط منخفضة التكلفة في بحيرة في نصف الكرة الشمالي لتيتان وتطفو على سطح البحيرة لمدة 3 إلى 6 أشهر. تم رفض هذا الاقتراح في عام 2012 لصالح المريخ الأقل تكلفة تبصر بدلاً من ذلك ، وصل إلى المريخ في عام 2018.

اقتراح آخر لاستكشاف بحار الميثان على تيتان هو Titan Submarine ، وهو مفهوم يستكشفه مركز أبحاث ناسا جلين بالاشتراك مع باحثين من جامعة ولاية واشنطن. تتمثل الخطة في إرسال هذه السيارة إلى تيتان في غضون العشرين عامًا القادمة ، والتي ستقوم بعد ذلك باستكشاف البحيرات مثل Kraken Mare بشكل مستقل للحصول على دليل محتمل على الحياة.

طائرات تيتان الجوية:

كما تم تقديم العديد من المقترحات لاستكشاف جو تيتان باستخدام منصات جوية أو منطاد مركب ومركبة هبوط. وتشمل هذه المركبات الجوية في الموقع والمركبة تيتان للاستطلاع (AVIATR) ، التي صممها الدكتور جيسون بارنز وفريق من الباحثين من جامعة أيداهو.

ستلتقط هذه الطائرة بدون طيار صورًا عالية الدقة لسطح تيتان لإلقاء مزيد من الضوء على الجيولوجيا. في نهاية المهمة ، ستحاول الطائرة الهبوط على الكثبان الرملية لتيتان من أجل جمع المزيد من المعلومات حول هذه الميزات الغريبة أيضًا.

هناك أيضًا مهمة نظام Titan Saturn System (TSSM) ، وهي اقتراح مشترك بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية لاستكشاف أقمار زحل. يتصور هذا المفهوم منطادًا هوائيًا ساخنًا يطفو في الغلاف الجوي لتيتان ويجري بحثًا لمدة ستة أشهر تقريبًا.

كمفهوم لبعثة الكواكب الرئيسية الخارجية ، يتكون تصميم TSSM من ثلاثة عناصر - مركبة مدارية تابعة لناسا ، ومركبة هبوط من تصميم وكالة الفضاء الأوروبية لاستكشاف بحيرات تيتان ، ومنطاد من تصميم وكالة الفضاء الأوروبية لاستكشاف غلافه الجوي. لسوء الحظ ، فقد هذا المفهوم في مهمة نظام المشتري الأوروبي (EJSM) في عام 2009.

في الآونة الأخيرة ، تم تقديم اقتراح جذري من قبل مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جون هوبكنز (JHUAPL) ، المعروف باسم اليعسوب. ستشمل هذه المهمة من فئة الحدود الجديدة مستكشفًا آليًا رباعي المروحيات قادرًا على الإقلاع والهبوط العمودي (VTOL) ويتم تشغيله بواسطة مفاعل نووي.

ستكون مثل هذه المهمة قادرة على استكشاف الغلاف الجوي لتيتان بالإضافة إلى إجراء العلوم على السطح ، والتي ستشمل استكشاف الكثبان الرملية الغامضة وبحيرات الميثان في تيتان.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي:

ومن المقرر الآن إطلاقه بحلول عام 2021 ، سيكون JWST هو الخلف لـ هابل ، سبيتزر ، و تلسكوب كبلر الفضائي. نظرًا لكونه التلسكوب الفضائي الأكثر تقدمًا حتى الآن وباستخدام أحدث إمكانات التصوير بالأشعة تحت الحمراء ، فلن يكون لهذا التلسكوب أي نقص في الأهداف العلمية.

وسيشمل ذلك استكشاف الكون المبكر ، ودراسة النجوم البعيدة والكواكب الخارجية ، وكذلك دراسة كواكب النظام الشمسي. وهذا الاحترام الأخير هو المكان الذي تلعب فيه دراسة عوالم المحيطات. When deployed, the JWST will dedicate some of its mission time to studying Europa and Enceladus.

Using its advanced infrared imaging capabilities, it will look for IR signatures on the surface of both moons to discern the location of “hot spots”, which correspond to of plume activity. Spectra obtained on thee plumes will help determine their composition and look for organic molecules and signs of life.

There's something exciting about the prospect of studying the Ocean Worlds that reside within in our cosmic backyard. On the one hand, these worlds may be the most likely place where we will find evidence of life beyond Earth. On the other, the various missions that are intended to explore them directly are all expected to happen within the next few decades.

For example, the JWST is scheduled to study moons like Europa and Enceladus just six months after it is deployed and has commenced its scientific operations. ال Europa Clipper mission is scheduled for the mid-2020s, while missions to Titan are expected to happen by the 2030s.

In other words, if there is life locked away beneath the icy crusts of these moons and minor planets, we will be hearing about it within our lifetime!

 قراءة متعمقة:

  • NASA - Ocean Worlds
  • NASA - Europa Clipper
  • NASA - Europa Lander
  • ESA - JUpiter ICy moons Explorer (JUICE)
  • NASA - Outer Planets Assessment Group (OPAG)
  • Astrobiology Magazine - the NASA Roadmap to Ocean Worlds
  • Lunar and Planetary Institute - Roadmaps to Ocean Worlds (ROW)
  • Woods Hole Oceanographic Institution - Exploring Ocean Worlds


شاهد الفيديو: اكتشاف جسم غامض اكبر من الارض 25 مرة بالقرب من الشمس. النجم المجنح تحت مراقبة ناسا. نبيرو 2021 (ديسمبر 2021).