کشف جو اکسیژنه در رئا؛ قمر زحل

Andrew Fazekas
برگردان: احسان سنایی

دانشمندان از وجود جوی متشکل از اکسیژن در گرداگرد دومین قمر بزرگ زحل؛ رئا، خبر داده‌اند؛ هرچند امیدی به مهاجرت بدانجا هم نمی‌رود! اول این‌که قمر ۱۵۰۰ کیلومتری یخ‌پوش رئا، بیش از ۱.۵ میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارد و ثانیاً دمای متوسط سطح‌اش هم در حدود ۱۸۰- درجه‌ی سلسیوس است. به‌علاوه، لایه‌ی یکصدکیلومتری اکسیژنی که اخیراً پیدا شده، چنان نازک است که با احتساب دما و فشار در زمین، جو سراسری این قمر در تنها یک ساختمان متوسط مسکونی جای خواهد گرفت!

با این‌حال این کشف نشان از این حقیقت می‌دهد که جهان‌هایی با هوای اکسیژنه، چندان در جهان هستی‌مان کم‌یاب نیستند. رئا، با فاصله‌ی متوسط ۵۲۷ هزار کیلومتر از زحل، در قلمرو میدان مغناطیسی این سیاره می‌چرخد. گمان می‌رود که جو اکسیژنه‌اش نیز از طریق تفکیک مولکول‌های یخ‌آب موجود در سطح قمر که ناشی از تشعشات پرانرژی مگنتوسفر زحل است، ابقا شده است.

دورنمایی از قمر یخ‌پوش رئا از دید کاوشگر کاسینی / ناسا

در سال ۱۹۹۵ میلادی بود که تلسکوپ فضایی هابل، همراه با کاوشگر گالیله دریافتند که فرآیندهایی مشابه منجر به تشکیل جو نازکی به گِرد قمرهای یخی سیاره‌ی مشتری؛ یعنی «اروپا» (Europa) و «گانیمد» (Ganymede) می‌گردد. دکتر «بن تئولیس» (Ben Teolis)؛ سرپرست پژوهشی که به کشف جو اکسیژنه‌ی رئا انجامیده، از مؤسسه‌ی تحقیقاتی جنوب‌غرب در سن‌آنتونیوی تگزاس، می‌گوید: «معنی عمده‌ی این کشف در رئا این است که شاید وجود جو اکسیژنه در قمرهای یخی، که تاکنون فقط در اروپا و گانیمد پیدا شده یود؛ حقیقتاً در قمرهای یخی تشعشع‌شوند‌ه‌ در سرتاسر گیتی که به‌اندازه‌ی کافی برای ابقای جو به گرد خودشان جرم دارند؛ امری بدیهی‌ست».

دانستن این‌که اکسیژن در کدامین‌نقطه از جهان و چگونه در آن نقطه وجود دارد؛ شاید به دانشمندان در طرح‌ریزی مأموریت‌های روباتیک و یا سرنشین‌دار آینده کمک کند». کاوشگر کاسینی ناسا که از سال ۲۰۰۴ همچنان در حال گردش به دور زحل است؛ طی گذری نزدیک از کنار رئا در ماه مارس سال جاری، موفق به تشخیص نشانه‌هایی از جو نام‌برده بر گرد این قمر گردید. داده‌ها نشان از این‌ می‌دادند که به‌هنگام تفکیک مولکول‌های آب موجود بر سطح قمر حین برخورد به یون‌های پرانرژی مگنتوسفر زحل (فرآیندی موسوم به پرتوکافت)؛ اکسیژن مولکولی (O2) در درون یخ ِ سطحی ِ رئا ایجاد می‌شود.

از آن پس این گاز از یخ خارج گشته و توسط گرانش قمر، در قالب جوی نازک در پیرامونش آرام می‌گیرد. تئولیس می‌گوید: «نمونه‌ی نه‌چندان مناسب شبیه به این ماجرا، همان کربن‌دی‌اکسید محلول یا گیرافتاده در نوشابه‌های گازدار است؛ هرچند که در اینجا ما نه در خصوص آب مایع، که پیرامون یخ‌آب و دماهای به‌شدت پایین بحث می‌کنیم». مطابق گزارش تیم پژوهشی که در شماره‌ی این‌ هفته‌ی نشریه‌ی علمی Science انتشار یافته؛ میزان اکسیژن تولیدی در سرتاسر سطح رئا در هر ثانیه، حدوداً 130 گرم وزن دارد. با در نظرگیری فشار زمین و دمای اتاق (۲۵ درجه‌ی سلسیوس)، تئولیس برآورد می‌کند که این میزان اکسیژن در حدود ۰.۱ متر مکعب فضا اشغال خواهد کرد. این بدین‌معناست که جو سراسری رئا، در اینجا یعنی زمین ما، مکعبی به اضلاع تنها ۲۲ متر را اشغال خواهد کرد.

قمر مرموز اروپا از دید کاوشگر گالیله. ماهیت چین‌ و شکن‌های سطحی این قمر همچنان در هاله‌ای از ابهام است؛ اما برخی معقدند اقیاسی عظیم در زیر این پوسته‌ی بلورین وجود دارد / ناسا

حیات زیرسطحی چطور؟

کاسینی همچنین اثر انگشت شیمیایی کربن‌دی‌اکسید را نیز در جو رئا پیدا کرده که این، نشان از وجود کربن بر سطح قمر می‌دهد. وجود کربن و اکسیژن، تلویحاً اشاراتی به وجود احتمالی حیات در قمرهای یخی همچون اروپا که گمان می‌رود اقیانوس‌های عظیم زیرسطحی داشته باشند، دارد. «رابرت کارلسون»، پژوهشگری از پایگاه پژوهشی JPL ناسا در پاسادنای کالیفرنیا که در این بررسی نقشی نداشته، می‌گوید: «انتظار مقادیری اندک از هر گازی [پیرامون قمرهای یخی] می‌رود؛ اما این‌که آنقدر [این گازها] وجود دارند که بشود تشخیص‌شان داد، مورد شگفتی است و نشان از این می‌دهد که فرآیندهای پرانرژی‌ای که بایستی وجود داشته باشند؛ از آنچه پیش‌تر تصورش می‌رفت، فراگیرترند.

خصوصاً [این کشفیات] در این مورد (یعنی قمر رئا) نشان می‌دهد که سطح قمر در حال اکسیداسیون است و این بدین‌معناست که اگر کربنی هم در مواد سطحی وجود داشته باشد؛ امکان ایجاد الکل‌ها و اسیدهای ارگانیک نیز وجود خواهد داشت. گمانه‌زنی‌هایی نیز وجود دارد که اکسیدان‌هایی همچون O2، می‌توانند که از درون اقیانوسی واقع در زیر سطح قمر بیایند و می‌توانند هم که یک منبع انرژی برای هر نوع از حیات احتمالی ِ ناشناخته‌ی موجود در این اقیانوس‌های زیرسطحی به‌شمار روند».

با وجود این بررسی، دانشمندان با چشمانی تیزبین‌تر این‌بار به قمرهای رئا-مانند موجود در پیرامون سیارات گازی منظومه‌ی شمسی‌مان خواهند نگریست. کارلسون در ادامه می‌افزاید: «این نشان می‌دهد که فرآیندهای پرانرژی شیمیایی تا چه حد در اقمار یخی شایع است و لزوماً تنها در قمر اروپای مشتری وجود ندارد. من انتظار محاسبات بیشتری را از کاسینی و نیز رصدهای بیشتر تلسکوپ‌های فراوان از قمرهای یخی را به‌همراه کار آزمایشگاهی گسترده‌ می‌کشم».

در کوتاه‌مدت ممکن است که کشف نام‌برده در قمر رئا، در طراحی کاوشگرهای روبوتیک همچون مأموریتی که هم‌اکنون برای قمر اروپا توسط ناسا درنظر گرفته شده نیز کمک کند. تئولیس در این‌باره می‌گوید: «کشف جو رئا، به‌شدت حائز اهمیت است؛ چراکه به ما اجازه‌ی پیش‌بینی هرآنچه که منتظر کشفش در قمرهای اروپا و نتیجتاً طراحی ابزارآلات کاوشی مرتبط با این قمرها هستیم را می‌دهد».
و در بلندمدت، امکان دارد که ذخایر منجمد اکسیژن در قمرهایی همچون رئا، روزی نقشی محوری را در کاوش‌های سرنشین‌دار اعماق فضا ایفا نمایند. تئولیس می‌گوید: «در آینده‌‌ای بسیار دور، می‌توان تصورش را کرد که یخ‌های موجود بر این قمرها ممکن است که به‌منظور استحصال اکسیژن و کربن؛ که هر دو از ضروریات بقای حیات گیاهی و جانوری‌ست، گرم و ذوب گردند».

منبع: National Geographic