مأموریت فضاپیمای کاسینی در زحل، ۱۳ ساله شد

شب ۳۰ ژوئن  ۲۰۰۴ فضاپیمای کاسینی پس از سفری تقریبا هفت ساله به مدار سیاره حلقه‌دار رسید. به گفته مقامات ناسا، این سفر که با پرتاب از روی یک موشک تیتان آی وی بی در ۱۵ اکتبر ۱۹۹۷ آغاز شد، در مجموع مسافتی حدود ۳.۵ میلیارد کیلومتر را در فضا پیموده است. مأموریت کاسینی همچنین شامل مانورهای گذر نزدیکی به سیاره زهره در آوریل سال ۱۹۹۸ و ژوئن سال ۱۹۹۹، ملاقات با زمین در اوت سال ۱۹۹۹و یک گذر نزدیک دسامبر سال۲۰۰۰ در غول گازی مشتری بوده است.

حدود شش ماه پس از ورود به مدار سیاره زحل، کاوشگر هویگنس از فضاپیمای کاسینی جدا شد و به سمت تیتان، بزرگ‌ترین ماه قمر سیاره زحل حرکت کرد. در ۲۵ دسامبر سال ۲۰۰۴، کاوشگر هویگنس از کاسینی جدا شد و سفر ۲۲ روزه خود را برای رسیدن به سطح قمر تیتان، زحل آغاز کرد. تیتان بزرگ‌ترین قمر از ۶۲ قمر زحل است، این قمر زحل همچنین تنها جرم کیهانی در فضا است که دارای آب پایدار و احتمالا باران است.

هنگامی‌که کاوشگر هویگنس در تاریخ ۱۴ ژانویه ۲۰۰۵ فرود تاریخی خود را روی تیتان انجام داد، خود را در برابر دنیایی دید که شباهت غریبی به دوران اولیه زمین داشت، یعنی زمانی که هنوز حیات در سیاره ما شکل نگرفته بود. کانال‌های زهکشی، دریاچه‌ها، فرسایش‌ها، تپه‌های شنی، باران‌های شدید، چیزهایی بودند که به نظر می‌رسیدند دائما روی سطح تیتان تأثیر گذاشته‌اند. تفاوت عمده این بود که بسیاری از این مایع از متان و اتان تشکیل شده بود. همچنین دمای ثبت شده سطح تیتان توسط هویگنس منفی ۲۹۰.۸۳ فارنهایت بود.

علاوه بر مایع سطح تیتان، گذر نزدیک‌های بعدی کاسینی همچنین حضور یک اقیانوس زیرسطحی را که احتمالا چیزی شبیه به یک دریای مرده زمینی (دریای شور فاقد حیات) است را کشف کرد. به گفته جوزپه میتری از دانشگاه نانت، فرانسه: “این اقیانوس (در قمر تیتان) نسبت به استاندارد اقیانوس‌های زمین، بسیار شور است.

دانستن این ممکن است به ما کمک کند، دیدمان را نسبت به این اقیانوس به عنوان مکانی که ممکن است دارای حیات باشد، دگرگون کند؛ اما ممکن است شرایط این اقیانوس در گذشته‌های دور بسیار با چیزی که اکنون مشاهده می‌کنیم، متفاوت بوده باشد.”

قمر تیتان دارای رودخانه‌هایی از متان مایع و مواد شیمیایی آلی است، چیزی که این سؤال را مطرح کرده که آنجا محیط متفاوتی دارای حیات بالقوه است. محیطی که نیازی به آب و یا سیستمی مبتنی بر دی ان ای ندارد.

مأموریت تاریخی فضاپیمای کاسینی با پرتاب از روی یک موشک تیتان آی وی بی در ۱۵ اکتبر ۱۹۹۷ آغاز شد. این فضاپیما تاکنون مسافتی حدود ۳.۵ میلیارد کیلومتر را در فضا پیموده است

سارا هورست، دانشمند علوم سیاره‌ای از دانشگاه جانز هاپکینز در بالتیمور، می‌گوید:”ترکیبی از مواد آلی و مایع در قالب آب موجود در یک اقیانوس زیرسطحی و متان- اتان در سطح دریاچه‌ها و دریاها، بدان معنی است که تیتان ممکن است، مکان ایده آلی در منظومه شمسی برای بررسی امکان سکونت پذیری، فرایندهای (شیمیایی) پیش بیولوژیکی و حضور و تنوع حیات در فضا باشد.”

قمر تیتان که به‌اندازه سیاره عطارد است، تنها جرم کیهانی منظومه شمسی (به‌جز زمین) است که دارای جو غلیظ و مایعات سطحی است. اما در عوض آب، دریاچه‌های قمر تیتان، از باران‌های هیدروکربنی تغذیه می‌شوند و غنی از متان مایع و اتان هستند، این مولکول‌های آلی همان ساختارهای شیمیایی پیش بیولوژیکی یا ترکیبات شکل‌دهنده حیات هستند.

تیتان که بزرگ‌ترین قمر از میان ۵۳ قمر سیاره زحل است، دارای تمام عناصر اساسی تشکیل‌دهنده حیات است، کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، فسفر، گوگرد و همچنین ذخایر هیدروکربنی است که از تمام هیدروکربن موجود در زمین بیشتر است. دانشمندان، مه موجود در جو قمر تیتان را مشابه مولکول‌های پیش بیولوژیکی محیط زمین اولیه می‌دانند.

اما آیا قمر تیتان که شباهت زیادی با زمین اولیه دارد، واقعا دارای حیات است؟ الیزابت ترتل، دانشمند علوم سیاره‌ای از دانشگاه هاپکینز، می‌گوید: “قمر تیتان به ما فرصتی برای جستجوی علائم حیات به روش‌های مختلفی را می‌دهد، همان حیات مبتنی بر آب، اما با سیستم بیولوژیکی که ممکن است از هیدروکربن به عنوان حلال بهره برده باشد.”

بریتنی اشمیت، دانشمند علوم سیاره‌ای از موسسه تکنولوژی جورجیا بر این باور است که قمر تیتان انجام نمونه‌های بسیاری از آزمایش‌های شیمی آلی با ساختارهای جایگزین را امکان‌پذیر می‌سازد. او می‌گوید: ” نمونه‌های قمر تیتان فوق‌العاده هستند، چراکه در این قمر با فرایند رسوبی مشابه سیارات سنگی، البته با یخ مواجه هستید. این ترکیب در طبیعت ترکیبی آلی محسوب می‌شود، اما لزوما پیش بیولوژیکی نیست.”

اکتشافات فضاپیمای کاسینی و هویگنس، داده‌های ارزشمندی را در اختیار دانشمندان قرار داده که درنهایت قمر تیتان را به‌عنوان یکی از ایدئال‌ترین اجرام منظومه شمسی برای جستجوی حیات مطرح کرده است.

در همین حال، مدارگرد کاسینی همچنان به مطالعه غول گازی، حلقه‌ها و قمرهایش ادامه داد و مجموعه‌ای از اکتشافات هیجان‌انگیز را انجام داد. به عنوان مثال، کاسینی دریاچه‌ها و دریاهای هیدروکربن مایع را روی سطح قمر تیتان شناسایی کرد و از آبفشان‌های آب یخی و سایر مواد مذاب را در دیگر قمر یخی سیاره زحل، انسلادوس مشاهده کرد.  قمر یخی زحل، انسلادوس، ممکن است اقیانوسی زیرسطحی دارای حیات فرازمینی را در خود جای داده باشد.

تصویر هنری از قمر تیتان، هنگامی کاسینی به تیتان رسید، خود را در برابر دنیایی دید که شباهت غریبی به دوران اولیه زمین داشت، یعنی زمانی که هنوز حیات در سیاره ما شکل نگرفته بود

فضاپیمای کاسینی با گذرهای مکرر خود از این قمر، موفق به کشف شواهدی از وجود شرایطی مطلوب برای شکل‌گیری زندگی میکروبی در این قمر شد. به گفته کریس مککی، زیست‌شناس نجومی از مرکز تحقیقات ایمز ناسا در مافت فیلد، کالیفرنیا: “این (قمر) دارای آب مایع، کربن آلی، نیتروژن (به حالت آمونیاک) و یک منبع انرژی است. به جز کره زمین، ما نمی‌توانیم، ادعاهای فوق را در مورد هیچ جرم کیهانی دیگری در منظومه شمسی مطرح کنیم.”

پیش از اینکه کاسینی به انسلادوس برسد، دانشمندان مدت‌های مدیدی بود از اینکه چرا این جرم کیهانی (قمر) دارای روشن‌ترین بخش منظومه شمسی است، دچار شگفتی بودند. سرانجام دانشمندان با کشف کاسینی، موفق به مشاهده آبفشان‌های عظیم، آتش‌فشان‌های یخی و آب مایعی شدند که از این آتش‌فشان‌ها فوران می‌کردند و در سطح انسلادوس قرار می‌گرفتند. با این اکتشاف شگفت‌انگیز کاسینی، مشخص شد که انسلادوس قمری فعال است و دارای اقیانوسی عظیم از آب گرم مایعِ شور در زیر پوسته خود است.

لیندا اسپیلکر، دانشمند پروژه کاسینی، می‌گوید: “ما همچنان که داده‌های بیشتری از انسلادوس به دست می‌آوریم و آن‌ها را با داده‌های ابزارهای مختلف مقایسه می‌کنیم، شواهد بیشتری از وجود اقیانوس قابل سکونت در این قمر زحل می‌یابیم. اگر در نهایت در مأموریت دیگری پس از کاسینی، زندگی در اقیانوس انسلادوس کشف شود، آنگاه، اکتشافات انسلادوس ما در میان برترین اکتشافات تمام مأموریت‌های سیاره‌ای قرار خواهد گرفت.”

مشاهدات کاسینی به اخترشناسان این امکان را داد که تشخیص دهند که آیا اقیانوس زیرزمینی این قمر می‌تواند، از حیات پشتیبانی کند یا خیر. تیتان همچنین ممکن است، قابل سکونت باشد. البته باوجود سیستم آب و هوایی مبتنی بر هیدروکربن در این قمر، احتمالا  هرگونه اشکال حیاتی که در این قمر وجود داشته باشند، نسبت به اشکال حیات موجود در زمین متفاوت باشند.

فضاپیمای کاسینی اکنون به پایان مأموریت طولانی خود نزدیک شده است. این فضاپیمای آوریل سال جاری، در خلال مأموریت نهایی خود، پایان بزرگ (Grand Finale)  نخستین شیرجه بزرگ خود از بین ۲۲ شیرجه برنامه‌ریزی‌شده را در میان گردوغبارهای حلقه‌های زحل و توفان‌های کیهانی فضای درونی حلقه‌های آن انجام داد.

عکسی از آبفشان‌های یخی قطب جنوب انسلادوس. این قمر ممکن است اقیانوسی زیرسطحی دارای حیات فرازمینی را در خود جای داده باشد. کاسینی با گذرهای مکرر خود از این قمر، موفق به کشف شواهدی از وجود شرایطی مطلوب برای شکل‌گیری زندگی میکروبی در این قمر شد

پس از دو دهه حضور در فضا، مأموریت کاوشگر کاسینی روز ۱۵ سپتامبر سال ۲۰۱۷، با شیرجه مرگ‌بار در جو سیاره زحل به پایان خواهد رسید. این رویداد دراماتیک، پایان یکی از موفق‌ترین سفرهای فضایی تاریخ ناسا را رغم خواهد زد.

به گفته کارولین پورکو دانشمند علوم سیاره‌ای و مدیر بخش تصویربرداری مأموریت کاوشگر کاسینی: “دستاوردهای مأموریت کاسینی بی‌شمارند. ازلحاظ تکنولوژیکی، این (مأموریت کاسینی) یکی از فوق‌العاده‌ترین و ماهرانه‌ترین گردش‌های مداری در سیستم‌های سیاره‌ای است که تاکنون انجام شده است. این مأموریت دارای بیشترین گذرهای نزدیک از اجرام کیهانی است که تا به حال هر مأموریت دیگری در فضا انجام داده است. در واقع کاسینی ممکن است بیش از ۱۰۰ مانور گذر نزدیک به انجام رسانده باشد، چیزی که از تمام برنامه‌های سیاره‌ای بیشتر است.”

در حالی که کاسینی از لحاظ فنی قابلیت رصد سیاره زحل را تا چندین سال آینده خواهد داشت، ولی با توجه به کمبود سوخت کاوشگر، ناچارا مأموریت آن هم به پایان خواهد رسید. در واقع، اگر سوخت کاسینی به پایان برسد، دانشمندان دیگر قادر به کنترل مدار آن نخواهند بود و خطر برخورد آن به یکی از دو قمر زحل که دارای پتانسیل زندگی هستند، بسیار بالا خواهد بود.

بنابراین، کاسینی پس از ۱۲ سال کاوش زحل و اقمار آن، برای آخرین بار به سوی تیتان می‌رود و در شکافی بین جو زحل و حلقه‌های آن قرار می‌گیرد، جایی که گردوغبارهای کیهانی می‌توانند کاوشگر را تهدید کنند. کاسینی سپس نزدیک به جو باقی می‌ماند و اطلاعاتی از حلقه و زحل جمع‌آوری می‌کند و از آنتن خود به عنوان سپری برای محافظت از ابزارهای علمی بهره می‌برد.

اگر حتی یکی از این ذرات در آن سرعت به کاوشگر برخورد کنند، می‌تواند یکی از ابزارهای علمی را خراب کند و یا اگر برخورد در محل اشتباهی باشد، کاوشگر را از کار بیندازند. در واقع این می‌تواند نزدیک‌ترین نگاه به زحل و حلقه‌های آن باشد.

کاسینی در نهایت، پس از ۲۲ مانور بین سیاره و حلقه‌های آن، بر فراز ابرهای زحل سقوط می‌کند. در واقع، کاوشگر کاسینی از هم می‌پاشد، ذوب می‌شود، تبخیر می‌شود و تبدیل به بخشی از خود سیاره می‌شود. به‌این‌ترتیب، بیست سال پس از اینکه دانشمندانی از ۱۹ کشور و سه آژانس فضایی، کاوشگر را با همکاری هم به فضا پرتاب کردند، ناپدید شدن کاوشگر را در عرض حدود سه دقیقه به اتفاق هم تماشا خواهند کرد.

ارل مایز، مدیر پروژه کاسینی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنا، کالیفرنیا با ستایش از دهه‌ها اکتشافات و تحقیقات مأموریت کاسینی، می‌گوید:”چنین پایان دراماتیکی، نتیجه‌ای فوق‌العاده است. کاسینی اساسا کتاب زحل را بازنویسی کرد، اما این فقط یک فصل بود، تمام کتاب نبود.”

مأموریت کاسینی پروژه‌ای مشترک بین ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی ایتالیا است. آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، بخشی از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا در پاسادنا، بخش علمی مأموریت را مدیریت می‌کند.

مدارگرد کاسینی و دو دوربین پردازنده آن در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا طراحی، توسعه و مونتاژ شده‌اند.همچنین مرکز عملیات تصویربرداری این مأموریت در موسسه علوم فضایی بولدر، کلرادو قرار دارد.فضاپیمای کاسینی در سال ۱۹۹۷ به فضا فرستاده شد و در سال ۲۰۰۴ در مدار سیاره زحل قرار گرفت.