دیدار با سفیر سرزمین‌های سرد

John Matson و Nancy Atkinson
گردآوری و برگردان: احسان سنایی

بامداد سرد پانزدهم ژانویه‌ی ۲۰۰۶، کویر بزرگ دریاچه‌ی نمک ایالت یوتا، مهمان ویژه‌ای داشت. دانشمندان بومرنگی را پنج سال پیش رها کرده بودند و حال آماده‌ی گرفتنش بودند.

غرش مهیبی در آسمان شرق نوادا برخاست؛ شاخص سرعت، عدد ۱۲.۹ کیلومتر بر ثانیه را نشان می‌داد. سفر ۳ میلیارد کیلومتری کپسول ۴۶ کیلوگرمی استارداست رو به اتمام بود. اندکی بعد، نیروی هوایی ایالات متحده فرود موفقیت‌آمیز کپسول را اعلام کرد. جعبه‌ی سیاه منظومه‌ی شمسی، در دستان انسان بود.

تصویر میکروسکوپی از نمونه‌ی «کوکی» که طی پژوهش اخیر از آن استفاده شد. ساختار کانی‌ها در میانه‌ی تصویر، به همراه ایروژل فشرده در گراگرد آن قابل مشاهده است / آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور

مأموریت استارداست، از مصادیق نبوغ انسان و شوق وی به کشف ناشناخته‌هاست. این فضاپیمای ۳۰۰ کیلوگرمی، در هفتم فوریه‌ی ۱۹۹۹ و در چارچوب برنامه‌ی اکتشاف (Discovery) ناسا، روانه‌ی قلمرو دنباله‌دار¹ وایلد- ۲ گردید. در دوم ژانویه‌ی ۲۰۰۴، فضاپیما با عبور از میان گیسوی² دنباله‌دار، علاوه بر تهیه‌ی ده‌ها تصویر نمای نزدیک از هسته؛ بازوی نه‌چندان بلندش که صفحه‌‌ای به مساحت ۰.۱ متر مربع از ایروژل³ در انتهای آن قرار داشت را در معرض بمباران غبار ریز پیرامون هسته قرار داد.

پس از اتمام مأموریت اولیه، این بازو بسته شد و صفحه‌ی ایروژلی، در غشای شدیداً مقاومی که با عایق گرمایی (جهت محافظت از گرمای شدیدی که حین ورود به جو زمین ایجاد می‌شود) پوشیده شده بود، آرام گرفت تا در آزمایشگاه‌های ویژه‌ی پایگاه فضایی جانسون ایالات متحده، توسط دانشمندان گشوده شود.

دنباله‌دارها، اساساً قلوه‌سنگ‌های یخ‌بسته‌ای هستند که در آخرین مرز منظومه‌ی خورشیدی مستقرند و گمان می‌رود از آغاز تشکیل منظومه تاکنون هیچگونه تغییر شیمیایی‌ای در ساختارشان به‌وقوع نپیوسته است. با بروز رخدادهایی که هیچ اطلاعی از آن‌ها نداریم، گاه‌گاه این سنگ‌ها از مکان استقرار همیشگی‌شان خارج گشته و در مداری سهموی به مرکزیت خورشید، رهسپار درونی‌ترین نقاط منظومه می‌شوند.

با نزدیک شدن به خورشید، آرام‌آرام دمای سطحی‌شان رو به فزونی گذارده و مواد آلی یخ‌بسته در سطح‌شان آغاز به تصعید می‌کند. این فرآیند، با فشار تابشی آفتاب دست در دست هم داده و دنباله‌ای غبارین را در ورای قلوه‌سنگ ایجاد می‌کند؛ آنچنان‌که هرچه دنباله‌دار پیش‌تر می‌رود، بر وسعت دنباله‌اش افزوده می‌شود.

در این هنگام است که بی‌نیاز به هیچ فرودی بر سطح سنگ، می‌توان با پرواز عقاب‌گونه بر فراز آن مشتی از غبار گرانبهایش را چید و به زمین بازگرداند. مأموریت استارداست، همین بود.

دانشمندان اندکی پس از گشایش کپسول استارداست، کنجکاوانه به صفحه‌ی ایروژلی می‌نگرند / ناسا

فرآیند تجزیه و تحلیل غبار بازگشتی، از آغازین روزهای ورود کپسول استارداست، همچنان در جریان است و گاه‌گاه اسرار جدیدی از زبان این سفیران ریز سرزمین‌های دور می‌شنویم. آنچه در ادامه خواهید خواند، آخرین یافته‌ی دانشمندان از جدیدترین پژوهش صورت‌پذیرفته بر این نمونه‌هاست.

کشف این است: دنباله‌دارها بر خلاف تصور رایج، فقط از مواد فراوان پراکنده در مرزهای دور منظومه، یعنی سنگ و یخ تشکیل نشده‌اند؛ بلکه ردپای دوده‌های بازمانده‌ از آشوب آتشین نخستین ساکنین نواحی داغ و مرکزی‌تر منظومه را هم در ساختارشان می‌توان یافت. این پژوهش علاوه بر کشف نام‌برده، نخستین اطلاعات مرتبط با سلسله‌مراحل حیات پیشین دنباله‌دار وایلد- ۲ را نیز برایمان برملا ساخت. آنچه یافتیم، تصویری پرهرج‌و‌مرج از نخستین روزهای منظومه بود.

حتی بررسی‌های اولیه‌ی صورت‌پذیرفته بر نمونه‌ی بازگشتی، برخلاف تصور رایج حاکی از آن بود که روزگاری تا بدانجا منظومه آشفته بود که مواد برشته‌ی پیرامون خورشید حتی بر سطح یخ‌بسته‌ی دنباله‌دار‌ها که در آن ژرفای دور آرام گرفته‌ بودند هم فرود می‌آمدند؛ هرچند شدت و گستردگی این آشفتگی همچنان بر ما پوشیده است.

دکتر «دونالد براون‌لی»؛ پژوهشگر ارشد مأموریت استارداست می‌گوید: «به گمان بسیاری از افراد، دنباله‌دار‌ها در انزوای کامل از دیگر نقاط منظومه ایجاد شده‌اند. ما نشان دادیم که این صحیح نیست».

این پژوهش که از سوی دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور انجام پذیرفته، نشان می‌دهد که دنباله‌دار وایلد- ۲ در طول حیاتش دگرگونی‌هایی را متحمل شده که گرما یا هر عامل دیگری را می‌بایست مسئول آن دانست؛ حال آنکه در صورت انتقال مواد غبارین از نقاط مرکزی به سوی مرزهای بیرونی «پس» از اتمام فرآیند شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی در ۴.۵۷ میلیارد سال پیش، این تغییرات نمی‌توانسته به‌وقوع بپیوندد.

تصویر نمای نزدیک از صفحه‌ی ایروژلی استارداست. توده‌ی خاکستری‌رنگ و مدور موجود در تصویر، حاصل برخورد یک ذره‌ از غبار دنباله‌دار با سرعت بسیار بالا به ایروژل و فشرده‌سازی محیط پیرامونش است / ناسا

«جنیفر متزال»، سرپرست پژوهش مزبور در خلال مقاله‌اش آورده است: «انتظار می‌رفت مأموریت [استارداست]، با بازگرداندن مخلوطی از دانه‌های بی‌شکل محیط میان‌ستاره‌ای - دانه‌های بلورین تشکیل‌شده در قلب ستارگان دور -، روزنه‌ی منحصربه‌فردی را به روزهای نخستین منظومه‌ی شمسی بگشاید.

با این حال، نتایج اولیه نشان می‌داد که دنباله‌دار وایلد- ۲، در عوض میزبان سیلیکات‌های مرتبط با دماهای بالا و کانی‌های اکسید‌شده‌ای همانند کندریت‌های کربنی – مواد تشکیل‌دهنده‌ی قدیمی‌ترین شهابسنگ‌ها – است».

تمامی این پژوهش بر ذره‌ای به قطر تنها پنج میکرومتر، موسوم به «کوکی» انجام پذیرفته که ظاهراً نشانی از ایزوتوپ آلومینیوم- ۲۶ در آن دیده نمی‌شود و این خود گویای آن است که ذره‌ی مزبور، در حدود ۱.۷ میلیارد سال پس از تشکیل قدیمی‌ترین بلوک‌های سازنده‌ی منظومه متبلور شده است.

با این حساب، مواد موجود در نواحی مرکزی منظومه‌ می‌بایست طی بازه‌ای حداقل به درازای ۲ میلیون سال و توسط عاملی ناشناخته، رهسپار نواحی بیرونی آن شده باشند.

متزال در این خصوص می‌نویسد: «موادی که در وایلد- ۲ منشأ درون‌منظومه‌ای دارند، اهمیت انتقال شعاعی مواد در ابر نخستین منظومه را طی مسافت‌های طولانی نشان می‌دهند. این یافته‌ها همچنین سؤالات کلیدی موجود در خصوص مقیاس زمانی تشکیل دنباله‌دارها و رابطه‌ی متقابل میان وایلد- ۲ و نخستین بلوک‌های تشکیل‌شده از ابر خورشیدی را تقویت کرده‌‌اند».

«جورف نوت»، اخترشیمیدان پایگاه فضایی گادرد ناسا که در این پژوهش حضور مستقیم نداشته می‌گوید: «اینکه چیزهایی وجود داشته باشد که در دماهای بسیار بسیار بالا تشکیل شده و به چنین فاصله‌ای منتقل شود؛ از حیث شیمی منظومه‌ی شمسی از اهمیت بالایی برخوردار است».

طرحی خیالی از مأموریت استارداست. جزء راکت‌مانند انتهای فضاپیما، بازوی متصل به کپسول است / ناسا

وی معتقد است که استمرار و کارایی این فرآیند انتقالی، همراه با حجم موادی که در حین آن جا‌به‌جا شد‌ه، از ماهیت ترکیباتی که چون بذر منظومه‌ی خورشیدی‌مان عمل کرده‌اند پرده بر خواهد داشت و حتی چگونگی توزیع پیش‌ماده‌های حیات را میان سیارات منظومه برایمان روشن خواهد ساخت.

همچنان‌که کپسول استارداست هم‌اکنون زیر ذره‌بین ده‌ها دانشمند زمین است، فضاپیمای استارداست همچنان در فضا به‌سوی دومین هدفش، یعنی دنباله‌دار تمپل- ۱ پرواز می‌کند؛ دنباله‌داری که چندی پیش، خود به‌منظور مطالعه بر لایه‌های زیرین‌اش در معرض برخورد گلوله‌ای مسی، طی مأموریت «برخورد ژرف» (Deep Impact) قرار گرفت. انتظار می‌رود استارداست، در چهاردهم فوریه‌ی ۲۰۱۱ هدفش را ملاقات کند؛ هدفی که طبعاً دیگر امکان نمونه‌گیری از آن موجود نیست.
نتایج پژوهش مزبور، در شماره‌ی ۲۵ فوریه‌ی نشریه ساینس به چاپ رسیده است.

پانوشت‌ها:

۱- اغلب اوقات اشتباهاً عبارت «ستاره‌ی دنباله‌دار» در توصیف «دنباله‌دار»ها به کار می‌رود. این اجرام، هیچ ارتباط مستقیمی با ستارگان نداشته و حتی ظاهر مه‌آلودشان نیز هیچ‌گونه مشابهت ظاهری با ستارگان ندارد.

۳- ایروژل، با چگالی ۱.۹ میلی‌گرم بر سانتیمتر مکعب، کم‌چگال‌ترین ماده‌ی جامد متخلخل است؛ بطوریکه آن را دود منجمد نیز نامیده‌اند. هرچند قطعه‌ای از ایروژل به حجم یک انسان معمولی تنها ۰.۵ گرم وزن خواهد داشت؛ اما ساختار درونی‌اش به‌گونه‌ای است که توانایی تحمل وزن یک اتوموبیل کوچک را دارد.