امروز که این مقاله را می‎خوانید این فضاپیما در فضای میان‌سیاره‎ای با قدرت در مسیر مریخ قرار دارد. دو ماموریت فضایی نیز با هدف جمع‎آوری نمونه‎هایی از سطح سیارک‎های منظومه شمسی مشغول کار هستند. از سوی دیگر تصمیم دوباره برای بازگشت انسان به ماه و نمونه‎برداری از سطح آن در ماموریت آرتمیس تا سال ۱۴۰۳، دهه پیش‎رو را به عصر طلایی ورود مهمانان خاکی فرازمینی بدل کرده است.

اما سابقه بشر در طراحی ماموریت‌هایی که بتوانند نمونه‎هایی را از دنیا‌های فرازمینی برایمان به ارمغان بیاورند محدود به همین چند ماموریت اخیر نیست. تلاش‌های فعلی ما در مسیر تجربه و سابقه‌ای است که از سال‌ها پیش در این زمینه به دست آورده‌ایم. اگر همه چیز طبق برنامه‎ریزی‎ها پیش برود، بهمن‌ماه سال جاری ماموریت مارس۲۰۲۰ با مریخ‌نوردش روی سطح مریخ فرود خواهد آمد. سپس مریخ‎نورد استقامت در دهانه جزرو که محل فرودش خواهد بود، رانندگی و از سنگ‎های اطرافش نمونه‌برداری می‎کند تا روزی فضاپیمای دیگری نمونه‎های انبارشده را بار خود کند و به زمین برساند.

به این ترتیب زمین و زمینی‎ها برای اولین بار سنگ‎هایی را از مریخ در آزمایشگاهی زمینی خواهند دید. از سنگ‎هایی که فضانوردان ماموریت آپولو جمع‎آوری کردند تا خرده‌سنگ‎هایی که فضاپیما‌های رباتیک از سیارک‎های دوردست گردآوری کردند، مجموعه‎ای فوق‎العاده ارزشمند است که در طول عصر فضا، از فضای میان‌سیاره‎ای به زمین آمده‎اند و به پازل دانش ما از منظومه شمسی شکل تازه‎ای داده‌اند. بدون اعزام این مأموریت‎های بین‌سیاره‎ای، تنها راهی که به طور مستقیم می‎توانیم سنگ‎های فرازمینی را تجزیه و بررسی کنیم، روش بسیار ارزان‎تر یعنی انتظار برای سقوط شهاب‎سنگ‎هاست.

اما این اتفاقی است که به‌ندرت رخ می‌د‎هد و نمی‎توانیم به این امید بنشینیم. از این رو سازمان‎های فضایی سختی‎های زیادی را متحمل می‎شوند تا تکه‎هایی را از ماه، مریخ و سیارک‎ها جمع‌آوری کنند. سپس در زمین به لطف ابزار و فنون پیشرفته در آزمایشگاه‎های مجهز می‎توانیم مشخصات دقیق زمین‎شناختی جایی را که سنگ از آنجا آمده، با دقت شناسایی کنیم.

کاوش در ماه

اولین و بزرگ‎ترین پروژه برای جمع‎آوری نمونه‎های فرازمینی از ماه شروع شد. بین سال‎های ۱۳۴۸ تا ۱۳۵۱، ۱۲ فضانورد ماموریت‎های آپولو ناسا روی قمر زمین قدم گذاشتند و در مجموع ۳۸۲ کیلوگرم از سنگ‎های ماه را با خود به زمین آوردند. بررسی این نمونه‎ها، دانش ما را از تاریخ منظومه شمسی از نو نگاشت. زمانی که آپولو ۱۱ بر سطح ماه فرود آمد، تصور می‎شد قمر کوچک زمین سرد باشد.

اما در عوض سنگ‎های ماه نشان دادند که ماه در ابتدای تولدش در بیش از ۵/۴ میلیارد سال قبل داغ بوده و با اقیانوس‎هایی از سنگ‎های مذاب پوشیده شده بود. سال گذشته به مناسبت پنجاهمین سالگرد فرود آپولو ۱۱ بر سطح ماه، ناسا نمونه‎های جدیدی را که از آن زمان تاکنون مهروموم‌شده باقی مانده بودند را باز کرد تا دریابیم علوم و ابزار‌های جدید از چه یافته‌های تازه‌ای ممکن است پرده بردارد.

تا به امروز دانشمندان در حال بررسی نمونه‎های ماموریت‎های آپولو هستند. اما این مطالعات در حال حاضر به علت همه‎گیری کووید-۱۹ آهسته پیش می‎رود.

سه ماموریت فضایی رباتیک لونا (Luna) از بزرگ‎ترین و معروف‎ترین برنامه‎های فضایی شوروی سابق نیز بین سال‎های ۱۳۴۹ تا ۱۳۵۵ توانستند مقدار کمی از گردوغبار ماه را به زمین بیاورند. چانگ‎ای ۵ (Chang’e ۵)، برنامه آینده چینی‎ها برای آوردن نمونه‎هایی از ماه در اوایل آذرماه امسال اولین ماموریت به زمین آوردن نمونه‎های فرازمینی پس از دهه ۵۰ شمسی است. ناسا نیز قصد دارد تا در پروژه بازگشت دوباره انسان به ماه یا آرتمیس تا سال ۱۴۰۳ شمسی/۲۰۲۴ میلادی، نمونه‎های بیشتری از خاک ماه را به زمین آورد.

سوغات سیارک‎ها

آژانس کاوش‎های هوافضای ژاپن یا ژاکسا (JAXA) تنها مرکز فضایی است که توانسته نمونه‎هایی را از سطح یک سیارک به زمین آورد. در دی ۱۳۸۸/ ژانویه ۲۰۱۰ فضاپیمای ژاپنی هایابوسا (Hayabusa) پس از ملاقات با سیارک سیب‌زمینی‌شکل ایتوکاوا (Itokawa) و از سرگذراندن مجموعه‎ای از بدبیاری‎ها به زمین بازگشت. زمانی که دانشمندان ژاکسا، فضاپیمای هایابوسا را باز می‎کردند، بر خلاف انتظارشان که فکر می‎کردند باید خالی باشد و هیچ نمونه‎برداری‌ای اجرا نشده باشد، درون آن ۱۵۰۰ خرده‌سنگ و خاک ریزدانه ارزشمند یافتند. بعضی از این ذرات حتی از قطر موی انسان هم کوچک‎تر بودند.

اما از بررسی آن‌ها اطلاعات زیادی مثل ترکیبات ایزوتوپی آب موجود در ساختار ایتوکاوا به دست آوردیم. مطالعه سنگ‎های ایتوکاوا تایید می‎کند بیشتر شهاب‌سنگ‎هایی که در زمین سقوط می‌کنند از جنس کندریت معمولی هستند و از سیارک‎های غنی از سیلیکات مثل ایتوکاوا سرچشمه می‎گیرند. همچنین ذرات ایتوکاوا نشان می‎دهند در گذشته گرما و ضربه‎هایی را تحمل کرده که احتمالا ناشی از برخورد‌هایی در کمربند سیارکی است.

اگر همه چیز طبق برنامه جلو رود، دو ماموریت کنونی نمونه‎برداری از سیارک‎ها به‌زودی به زمین برخواهند گشت. ماموریت دوم ژاپن با نام هایابوسا ۲، آذرماه در استرالیا فرود خواهد آمد و چند گرم از سیارک ریوگو (Ryugu) که عمدتا از کربن ساخته شده و در مدار بین زمین و مریخ قرار دارد را با خود حمل خواهد کرد. فضاپیمای اُسیریس-رِکس (OSIRIS-REx) ناسا نیز در حال چرخیدن به دور سیارک الماسی شکل بنو (Bennu) است و مهرماه امسال اقدام به نمونه‎برداری از این سیارک می‌کند تا شهریور ۱۴۰۲ به زمین باز خواهد گشت.

نمونه‌برداری از باد‌های خورشیدی

با وجود موفقیت استارداست، سال ۱۳۸۲ سال خوبی برای آوردن نمونه‎های کیهانی نبود. فضاپیمای جنسیس ناسا (Genesis) دو سال را برای جمع‎آوری ذرات بارداری که از خورشید سرچشمه می‎گرفتند و باد‌های خورشیدی را به وجود می‎آوردند، در فضا گذراند. اما هنگام بازگشت به زمین چتر نجاتش باز نشد و با سرعت ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت در بیابان یوتا در ایالات متحده سقوط کرد و متلاشی شد. با آن سقوط محکم در حالی که امیدی به بازیابی نمونه‎های جمع‏آوری شده نبود، با تلاش مهندسان بخش بزرگی از این نمونه‎های گرانبهای باد خورشیدی نجات داده و گردآوری شد. دانشمندان از بررسی این ذرات دریافتند برخلاف تصورشان، باد‌های خورشیدی و همین‎طور خورشید از ایزوتوپ‎های اکسیژن بیشتری نسبت به زمین برخوردارند.

کند و کاو در دنباله‎دار‌ها

دی‌ماه ۱۳۸۲ بود که فضاپیمای استارداست (Stardust) ناسا به نزدیک‎ترین فاصله خود از دنباله‎دار وایلد-۲ (Wild ۲) رسید و در جهت دُم دنباله‎دار، شروع به تعقیب حرکت آن کرد. زمانی که دنباله‎دارها، این گوی‎های متشکل از یخ و غبار، به خورشید نزدیک می‎شوند، دمی غباری از آن‌ها در امتداد حرکت و در سوی مخالف خورشید گسترش می‎یابد. سرعت حرکت فضاپیمای استارداست، شش برابر سریع‎تر از سرعت انتشار این دم بود، از این رو توانست، ذراتی از غبار دنباله‎دار را با ابزاری شبیه به راکت تنیس جمع‏آوری کند. این نمونه‎ها تنها ذراتی از یک دنباله‎دار هستند که تا به امروز به زمین آمده‎اند.

در گذشته تصور می‎شد دنباله‎دار‌ها غبار‌هایی باستانی از دیگر ستاره‎ها هستند که برای میلیارد‌ها سال در یخ منجمد شده‎اند. از این رو این ماموریت استارداست (به معنی گرد و غبار ستاره‎ای) نام گرفته بود. پس از مطالعه ذرات به زمین رسیده دنباله‎دار، دانشمندان پی بردند دم دنباله‎دار‌ها هنگام نزدیک شدن به خورشید و در معرض دمای بالا ایجاد می‎شود. در ابتدای شکل‎گیری منظومه شمسی، ابری داغ تمام منظومه ما را فراگرفته بود و کم‌کم در قسمت‎های دورتر از مرکز که سردتر بود، دانه‎های یخ و به‌تدریج توده‎های یخی بزرگی شکل گرفتند. استارداست در طول فعالیتش از حداقل هفت توده گردوغبار در فضا عبور کرد که همه آن‌ها متفاوت از هم بودند. در دو مورد از آن‌ها بلور‌هایی از مواد معدنی وجود داشت که دانشمندان انتظار یافتن‎شان را در فضای میان‌سیاره‌ای نداشتند.

اکتشاف در مریخ

از بین تمام ماموریت‎های جمع‎آوری نمونه‏ای که تا اینجا معرفی کردیم، بازگرداندن نمونه‎هایی از سطح مریخ با چالش‎های بیشتری روبه‎رو است؛ چون علاوه بر این‌که مریخ از ماه دورتر است، گرانش بیشتری هم نسبت به یک دنباله‎دار یا سیارک دارد و این فرار فضاپیما از سطح و بازگشتش به زمین را سخت‎تر می‎کند.

مریخ‎نورد استقامت ناسا ماموریت دارد تا سطح مریخ را حفاری کند و دست‌کم ۳۰ قوطی پرشده از سنگ و خاک مریخی را در محل فرودش، یعنی در دهانه جزرو انبار کند. در برنامه‎های بلندمدت همکاری بین ناسا و سازمان فضایی اروپا (اسا) مریخ‎نشین دیگری فرستاده خواهد شد تا این قوطی‎ها را جمع‎آوری و به مدارگرد مریخی ارسال کند. در آنجا فضاپیمای سومی نمونه‎ها را از مدارگرد تحویل می‎گیرد و و دوباره به سمت زمین پرواز می‎کند. درنهایت این نمونه‎ها تا سال ۱۴۱۰/۲۰۳۱ به زمین بازگردانده خواهند شد.

اما در این تورنمنت فضایی ممکن است ژاپنی‎ها گوی افتخار بازگرداندن اولین نمونه‎ها از مریخ را نصیب خودشان کنند. سازمان فضایی ژاپن روی ساخت فضاپیمایی متمرکز شده است تا به فوبوس، بزرگ‎ترین قمر مریخ پرواز کند و پس از برداشتن مقداری غبار از آنجا، سال ۱۴۰۸/۲۰۲۹ به زمین بازگردد. این ماموریت کاوش ماه‌های مریخی یا ام‌ام‌ایکس (MMX سرواژه Martian Moons Exploration) نام گرفته است.

ام‌ام‌ایکس با خود اولین نمونه‎هایی را از خاک مریخ خواهد آورد که تاکنون به زمین رسیده است. دانشمندان می‎گویند احتمالا سطح فوبوس مقدار زیادی از خاک مریخ را داراست. ذراتی که با شهاب‌سنگ‎های مریخی به سطح مریخ برخورد کرده و به سطح فوبوس چسبیده‎اند. اگر همین‌طور باشد ام‌ام‌ایکس بیش از صد ذره از مریخ را می‎تواند با خود به زمین بیاورد. هر ذره ممکن است مواد معدنی‌ای را دربر داشته باشد که اطلاعاتی را درباره سن و ویژگی‎های مغناطیسی و شیمیایی ذره فاش کند.

هر ذره حاوی اطلاعات ژئوشیمیایی درباره محیط سطح مریخ در زمان شکل‌گیری‌اش است. از این رو با تحلیل همه ذرات، تصویری از چگونگی تغییر محیط سطح مریخ در طول زمان به‌دست خواهد آمد. نتایج بررسی‎های آزمایشگاهی این نمونه‎های مریخی، ناسا و اسا را برای رویارویی با آنچه پیش‎روی نمونه‎های ماموریت مارس۲۰۲۰ است، آماده خواهد کرد.