مطالعهای که اخیراً در کنفرانس علوم قمری و سیارهای (LPSC) برگزار شده است، به بررسی این پرسش پرداخته است. در این مطالعه، تیمی بینالمللی متشکل از بیش از ۲۴ دانشمند درباره مزایا و چالشهای مأموریتی برای جمعآوری نمونه از ستونهای آتشفشانی آیو، که بهطور منظم از سطح آن فوران میکنند، بحث کردهاند.
هدف مطالعه چه بود؟
در این خصوص با آنو آدلویه، دانشجوی دکترای مهندسی هوافضا در دانشگاه تگزاس در آستین و نویسنده اصلی مطالعه، گفتگو کرده است. وی توضیح میدهد که این تحقیق توسط مؤسسه مطالعات فضایی کِک (KISS) در مؤسسه فناوری کالیفرنیا حمایت شده است و بخشی از کارگاهی با عنوان «بازگرداندن نمونه از سراسر منظومه شمسی» بوده است.
هدف اصلی، بررسی امکانپذیری و توجیه علمی بازگرداندن نمونه از سطح، جو یا ستونهای آتشفشانی اجرام مختلف، از سیاره عطارد گرفته تا اجرام واقع در کمربند کوئیپر فراتر از مدار پلوتو بوده است. در این راستا، لیستی از اهداف اولویتدار برای مأموریتهای بازگرداندن نمونه در دهههای آینده تهیه شد که در آن، آیو بهعنوان یکی از اهداف کلیدی شناسایی شد.
چرا آیو انتخاب شد؟
پژوهشگران دلایل انتخاب آیو برای این مأموریت را بررسی کرده و سؤالاتی را مطرح کردند که پاسخ به آنها با نمونههای بازگرداندهشده میتواند درک ما را از آتشفشانها، شکلگیری و تکامل آیو بهبود بخشد. همچنین طراحی مأموریت و تأثیرات آن بر علم سیارهای مورد بحث قرار گرفت.
سؤالات کلیدی که این مأموریت میتواند پاسخ دهد، شامل موارد زیر است:
- ترکیب زمینشناسی و ایزوتوپی آیو
- منشأ و ترکیب ستونهای آتشفشانی
- شباهتهای زمینشناختی آیو با اروپا (یکی دیگر از قمرهای مشتری)
- تعامل آیو با میدان مغناطیسی عظیم مشتری
طراحی مأموریت
دانشمندان پیشنهاد کردهاند که فضاپیمایی با سرعت بالا از میان ستونهای آتشفشانی آیو عبور کرده و نمونهبرداری کند، بدون اینکه نیازی به فرود روی سطح باشد. براساس فناوریهای پیشرانش موجود، مدت زمان مأموریت از پرتاب تا بازگشت به زمین، حدود ۹.۴ سال تخمین زده شده است.
یافتههای کلیدی مطالعه
آیو فعالترین جرم آتشفشانی در منظومه شمسی است. این قمر دارای صدها آتشفشان فعال است که ستونهای گاز و غبار آنها تا ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری از سطح و عرض ۱۵۰۰ کیلومتری گسترش مییابند. موقعیت آیو در مرز بین منظومه شمسی داخلی و خارجی، آن را به هدف ایدهآلی برای مأموریتهای بازگرداندن نمونه تبدیل کرده است.
گامهای بعدی برای تحقق مأموریت
آدلویه توضیح میدهد که این مطالعه هم توجیه علمی و هم الزامات فناوری مأموریت را ارزیابی کرده است. نتیجهگیری آنها نشان میدهد که با فناوریهای کنونی، مأموریتی از نوع “New Frontiers” میتواند بهطور واقعبینانه از میان ستونهای آتشفشانی آیو عبور کرده و نمونههایی از گاز و غبار پرتابشده از پوسته آن را جمعآوری کند.
اهمیت بازگرداندن نمونههای آیو به زمین
یکی از ویژگیهای منحصربهفرد آیو این است که جو ناپایدار و فعالیتهای آتشفشانی آن، سطح این قمر را بهطور مداوم نوسازی میکند. این مسئله باعث میشود سطح آیو کمتر تحت تأثیر هوازدگی فضایی قرار گیرد، برخلاف اجرام دیگر که سطوحشان در طول زمان تغییر کرده است. بنابراین، نمونههای جمعآوریشده از آیو میتوانند اطلاعات ارزشمندی درباره مواد اولیهای که در شکلگیری منظومه شمسی نقش داشتهاند ارائه دهند.
چرا مطالعه آیو مهم است؟
فعالیت آتشفشانی آیو اولین بار در سال ۱۳۵۸ توسط فضاپیمای وویجر ۱ کشف شد. این نخستین باری بود که فعالیت آتشفشانی در جرمی غیر از زمین مشاهده شد، که بینش جدیدی را درباره ماهیت پیچیده و منحصربهفرد منظومه شمسی فراهم کرد.
در سالهای آینده، نمونهبرداری از ستونهای آتشفشانی آیو چه اطلاعاتی درباره شکلگیری و تکامل سیارات به ما خواهد داد؟
پاسخ این سؤال در آینده مشخص خواهد شد، و این همان دلیلی است که باعث میشود علم همچنان به پیشرفت ادامه دهد!
