دسته: نجوم و فضا

با آغاز دوباره مأموریت‌های سرنشین‌دار به ماه از طریق برنامه Artemis II، رؤیای حضور طولانی‌مدت انسان در فضا بار دیگر جدی شده است. دانشمندان اکنون بیش از هر زمان دیگری درباره سفرهای چندماهه یا حتی چندساله به مریخ صحبت می‌کنند؛ مأموریت‌هایی که اگرچه از نظر علمی هیجان‌انگیز هستند، اما چالش‌های بی‌شماری نیز به همراه دارند.

در میان تمام بحث‌هایی که درباره آینده سکونت انسان در فضا مطرح می‌شود، یک پرسش مهم کمتر مورد توجه قرار گرفته است: آیا انسان می‌تواند در فضا زایمان کند؟ یا حتی پیش از آن، آیا بارداری در شرایط بی‌وزنی و محیط فضایی اصلا امکان‌پذیر و ایمن است؟

یکی از معدود پژوهشگرانی که سال‌هاست روی این موضوع مطالعه می‌کند، دکتر وارشا جین از دانشگاه ادینبرو است. او که به دلیل تحقیقاتش گاهی با لقب «متخصص زنان و زایمان فضایی» شناخته می‌شود، می‌گوید عنوان رسمی‌اش متخصص زنان، زایمان و پژوهشگر بالینی است، اما بخش مهمی از فعالیت علمی او به بررسی امکان بارداری و در فضا زایمان اختصاص دارد.

به گفته او، از نظر تئوری بارداری و حتی در فضا زایمان غیرممکن نیست، اما هنوز پرسش‌های بی‌پاسخ فراوانی وجود دارد که باعث می‌شود چنین اتفاقی در حال حاضر بسیار پرخطر باشد.

فضا چه تأثیری بر سلامت باروری دارد؟

اولین سؤالی که مطرح می‌شود این است که اصلا چگونه می‌توان درباره چنین موضوعی تحقیق کرد؟

هیچ داده مستقیمی وجود ندارد، زیرا تاکنون هیچ زن بارداری به فضا سفر نکرده است. از سوی دیگر، انجام آزمایش‌های کنترل‌شده نیز از نظر اخلاقی و علمی امکان‌پذیر نیست؛ نمی‌توان زنان باردار را به فضا فرستاد تا مشاهده شود چه اتفاقی برای آن‌ها رخ می‌دهد.

جین می‌گوید پاسخ این سؤال هم بله است و هم خیر. او توضیح می‌دهد: “ما مطالعات مستقیمی روی انسان نداریم، اما پژوهش‌هایی روی گونه‌های دیگر انجام شده است. برای مثال، موش‌های باردار به فضا فرستاده شده‌اند و می‌توانیم بررسی کنیم که بدن و سیستم فیزیولوژیکی آن‌ها چگونه به شرایط فضایی واکنش نشان داده است.”

علاوه بر این، برخی شرایط روی زمین نیز می‌توانند اطلاعات ارزشمندی در اختیار پژوهشگران قرار دهند. برای نمونه، پروازهای سهموی یا Parabolic Flights برای چند ثانیه حالت بی‌وزنی ایجاد می‌کنند و امکان بررسی واکنش بدن انسان به شرایطی مشابه سفر فضایی را فراهم می‌کنند.

با این حال، بزرگ‌ترین مشکل همچنان کمبود اطلاعات درباره تأثیر واقعی سفرهای فضایی بر بدن زنان است.

دانش ما درباره بدن زنان در فضا هنوز بسیار محدود است

جین می‌گوید بخش عمده اطلاعات موجود درباره تأثیرات فیزیولوژیکی سفرهای فضایی، حاصل مطالعات انجام‌شده روی فضانوردان مرد است.

او می‌گوید: “بیشتر فصل‌های کتاب‌های فیزیولوژی فضایی که درباره قلب، ریه، کلیه یا سایر سیستم‌های بدن نوشته شده‌اند، عمدتا بر اساس داده‌های فضانوردان مرد هستند. من دوست دارم روزی کتابی منتشر شود که تمام فصل‌های آن به سلامت زنان اختصاص داشته باشد، نه اینکه فقط یک فصل درباره تفاوت‌های جنسیتی وجود داشته باشد.”

جالب اینکه همین کمبود شناخت از بدن زنان، علت اصلی کمبود داده‌های علمی نیز محسوب می‌شود.

اگرچه «والنتینا ترشکووا» نخستین زن فضانورد جهان بود که در سال ۱۹۶۳ طی سه روز، ۴۸ بار به دور زمین چرخید، اما ناسا حدود ۲۰ سال بعد نخستین زن فضانورد آمریکایی را به مدار زمین فرستاد.

حتی امروز نیز به ازای هر زن، حدود شش مرد به فضا سفر کرده‌اند. در گذشته، حتی شناخت مهندسان ناسا از نیازهای اولیه زنان نیز چندان دقیق نبود.

در سال ۱۹۸۳، زمانی که «سالی راید» برای نخستین مأموریت یک هفته‌ای خود آماده می‌شد، مهندسان ناسا داخل وسایل شخصی او ۱۰۰ عدد تامپون و یک کیف لوازم آرایش قرار داده بودند.

آن‌ها از سالی راید پرسیدند: «آیا ۱۰۰ عدد کافی است؟» او بعدها با خنده پاسخ داد: «نه، اصلا این تعداد منطقی نبود.»

• 15 دلیل برای اینکه ایستگاه فضایی بین‌ المللی زندگی انسان ها را بهتر میکند

بزرگ‌ترین خطر؛ تابش‌های کیهانی

حتی بدون داشتن داده‌های مستقیم، برخی خطرات بارداری و در فضا زایمان کاملا مشخص هستند.

مهم‌ترین نگرانی، تابش‌های شدید کیهانی است. فضا اگرچه تقریبا خالی به نظر می‌رسد، اما ذراتی که در آن حرکت می‌کنند با سرعتی نزدیک به سرعت نور در حال جابه‌جایی هستند.

یکی از مهم‌ترین این تابش‌ها، پرتوهای کیهانی کهکشانی یا Galactic Cosmic Radiation است. این ذرات از خارج منظومه شمسی وارد فضا می‌شوند و هسته اتم‌هایی هستند که الکترون‌های خود را از دست داده‌اند و با سرعتی بسیار بالا حرکت می‌کنند.

روی زمین، میدان مغناطیسی و جو سیاره از ما در برابر این ذرات محافظت می‌کنند. اما در فضا چنین محافظی وجود ندارد. این ذرات هنگام عبور از بدن، اتم‌ها را یونیزه می‌کنند و به DNA سلول‌ها آسیب می‌رسانند.

ناسا این فرآیند را به گلوله توپ اتمی تشبیه می‌کند که از میان بافت عبور کرده و در مسیر خود خسارت گسترده‌ای بر جای می‌گذارد. چنین آسیب‌هایی می‌توانند خطر ابتلا به آب مروارید، سرطان و بسیاری از بیماری‌های دیگر را افزایش دهند.

از سوی دیگر، سازمان جهانی بهداشت اعلام کرده است کودکان و جنین‌ها نسبت به بزرگسالان حساسیت بسیار بیشتری به پرتوهای یونیزان دارند.

جین می‌گوید اگر قرار باشد حتی برای یک عکس ساده اشعه ایکس، یک زن باردار را ارزیابی کند، بارها درباره خطرات آن فکر خواهد کرد. برای مقایسه، یک عکس ساده قفسه سینه حدود ۰.۱ میلی‌سیورت تابش ایجاد می‌کند.

در حالی که فضانوردان بسته به نوع مأموریت، بین ۵۰ تا ۲۰۰۰ میلی‌سیورت پرتو دریافت می‌کنند. به همین دلیل، او تابش‌های فضایی را بزرگ‌ترین نگرانی خود درباره امکان در فضا زایمان می‌داند.

بی‌وزنی نیز مشکلات خاص خود را دارد

اما تابش تنها خطر موجود نیست. بی‌وزنی نیز فشار قابل توجهی بر بدن وارد می‌کند.

جین می‌گوید: “ما می‌دانیم ریزگرانش روی استخوان‌ها و عضلات تأثیر می‌گذارد. در دوران بارداری نیز بدن به طور طبیعی دچار تغییرات گسترده در سیستم عضلانی و اسکلتی می‌شود. وقتی این دو عامل با هم ترکیب شوند، هنوز نمی‌دانیم چه اتفاقی رخ خواهد داد.”

پاسخ این سؤال هنوز مشخص نیست، اما احتمال دارد پیامدهای جدی به همراه داشته باشد. پژوهش دیگری نیز روی موش‌هایی که در شرایط ریزگرانش زایمان کرده بودند، نتایج جالبی به همراه داشت.

این موش‌ها تقریبا دو برابر گروه کنترل انقباضات زایمانی را تجربه کردند. بعدها مشخص شد یکی از پروتئین‌های عضلات رحم در شرایط بی‌وزنی دچار اختلال عملکرد شده است. این موضوع نشان می‌دهد هنوز خطرات ناشناخته زیادی درباره بارداری و در فضا زایمان وجود دارد.

اگر زایمان در فضا آغاز شود چه می‌شود؟ اما آیا واقعا امکان در فضا زایمان وجود دارد؟ جین می‌گوید از نظر تئوری، پاسخ مثبت است.

او توضیح می‌دهد: “دلیلی وجود ندارد که بگوییم زایمان در فضا غیرممکن است، اما قطعا بسیار دشوار و استرس‌زا خواهد بود؛ هم به دلایلی که می‌شناسیم و هم به دلایلی که هنوز از آن‌ها اطلاعی نداریم.”

همان‌طور که روی زمین نیز زایمان همیشه بدون مشکل انجام نمی‌شود، در فضا این خطرات چندین برابر خواهند شد. به گفته جین، نگرانی اصلی زایمان طبیعی نیست، بلکه شرایط اضطراری است. برای مثال، اگر انجام سزارین ضروری باشد چه باید کرد؟

او می‌گوید: “حدود یک‌چهارم تا یک‌سوم نوزادان روی زمین از طریق سزارین متولد می‌شوند، اما تاکنون هیچ جراحی با این ابعاد در فضا انجام نشده است.”

از سوی دیگر، انجام عمل جراحی در محیط بی‌وزنی فوق‌العاده دشوار خواهد بود. حتی اگر یک اتاق زایمان کاملا مجهز را به ایستگاه فضایی منتقل کنیم، باز هم نبود جاذبه مشکلات متعددی ایجاد می‌کند.

برای مثال، خون مانند زمین روی سطح جاری نمی‌شود، بلکه به صورت قطرات معلق در محیط پخش خواهد شد.

جین می‌گوید: “اگر در حال انجام سزارین باشم، آخرین چیزی که می‌خواهم ببینم، شناور شدن قطرات خون در مقابل صورتم است.”

کم‌خونی فضایی نیز خطر خونریزی را افزایش می‌دهد

یکی دیگر از مشکلات، پدیده‌ای به نام کم‌خونی ناشی از سفر فضایی یا Spaceflight Anemia است. تحقیقات نشان داده‌اند تعداد گلبول‌های قرمز خون فضانوردان پس از حضور طولانی‌مدت در فضا کاهش پیدا می‌کند.

در زمین نیز زنانی که هنگام زایمان دچار کم‌خونی هستند، بیشتر در معرض خونریزی شدید پس از زایمان قرار دارند. به همین دلیل، جین معتقد است اگر فردی با کم‌خونی ناشی از سفر فضایی وارد مرحله زایمان شود، خطرات بسیار بیشتری او را تهدید خواهد کرد.

هنوز راه درازی تا پاسخ این پرسش باقی مانده است

به گفته جین، شاید مهم‌ترین نتیجه بررسی امکان در فضا زایمان این باشد که هنوز حتی روی زمین نیز شناخت ما از سلامت زنان کامل نیست.

او در پایان می‌گوید: “آیا حوزه‌های دیگری وجود دارند که دوست داشته باشم درباره آن‌ها پژوهش بیشتری انجام شود؟ قطعا. تقریبا همه بخش‌های سلامت زنان به تحقیقات بیشتری نیاز دارند.”

با توجه به برنامه‌های آینده برای بازگشت انسان به ماه و سفر به مریخ، پاسخ به این پرسش که آیا انسان می‌تواند در فضا زایمان کند، دیگر تنها یک کنجکاوی علمی نیست؛ بلکه یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی است که آینده سکونت انسان در خارج از زمین به آن وابسته خواهد بود.

دانشمندان چینی دانه‌های میکرونی «زنگ آهن» را در نمونه‌های خاک ماه که سال گذشته توسط ماموریت چانگ‌ای-۶ به زمین آورده شده بود، شناسایی کردند. این یافته، درک سنتی از شیمی سطح ماه را به چالش می‌کشد و سرنخ‌های جدیدی برای توضیح ناهنجاری‌های مغناطیسی ماه ارائه می‌دهد.

تا به حال، اعتقاد بر این بود که ماه فاقد شرایط اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون آهن است. بنابراین این کشف دیدگاه های طولانی مدت شیمی سطح ماه را به چالش می کشد و ممکن است به توضیح ناهنجاری های مغناطیسی مرموز کشف شده در چندین منطقه کمک کند.

این یافته ها که در مجله معتبر Science Advances منتشر شده است، توسط یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشگاه شاندونگ با حمایت موسسه ژئوشیمی آکادمی علوم چین و دانشگاه یوننان به دست آمده است.

این تیم بلورهای میکرومتری هماتیت و ماگمیت، هر دو شکل اکسید آهن را در نمونه‌های Chang’e-6 شناسایی کردند. کشفی که نشان می‌دهد فرآیندهای سطحی ناشناخته قبلی ممکن است برای میلیاردها سال ماه را شکل داده باشند.

کشف فرضیات چندین دهه را به چالش می کشد

برای چندین دهه، دانشمندان بر این باور بودند که ماه فاقد شرایط لازم برای اکسیداسیون آهن است و باعث می‌شود که اکسیدهای آهن تقریباً در سطح آن وجود نداشته باشند. اگرچه ماموریت های آپولو برخی از مواد حاوی آهن فریک مانند مگنتیت و هیدروکسیدهای آهن را شناسایی کردند، این کشف به سرعت رد شد.

یک مطالعه برجسته در سال 1971 استدلال کرد که این ترکیبات نمی توانند در سطح ماه ثابت بمانند و به احتمال زیاد نتیجه آلودگی پس از بازگشت نمونه ها به زمین هستند. ساوت چاینا مورنینگ پست گزارش داد که این دیدگاه تفکر علمی را برای بیش از نیم قرن شکل داد و این ایده را تقویت کرد که ماه یک محیط خشک و بسیار کاهش یافته است و مسیر طبیعی برای زنگ زدن آهن وجود ندارد.

این فرض در سال‌های اخیر شروع به فروپاشی کرد زیرا داده‌های سنجش از دور و نمونه‌های قمری نشان دادند که اکسیداسیون آهن در ماه ممکن است بیش از آن چیزی که تصور می‌شد رایج باشد. از سال 2020، مشاهدات نقشه‌بردار کانی‌شناسی ماه، هماتیت – یک ماده معدنی بسیار اکسید شده – را در عرض‌های جغرافیایی بالای ماه نشان داده است.

سپس در سال 2022، تجزیه و تحلیل میکروسکوپی پیشرفته نمونه‌های Chang’e-5 ردپایی از نانوفاز مگنتیت را نشان داد و شواهد بیشتری را اضافه کرد که اکسیداسیون می‌تواند در سطح ماه رخ دهد.

• درخشش مرموز از مرکز کهکشان راه شیری می‌تواند وجود ماده تاریک را اثبات کند

نمونه ها نشان می دهند که زنگ زدگی ذاتی زمین شناسی ماه است

دانشمندان چینی با مطالعه نمونه‌های Chang’e-6 که در ژوئن سال گذشته بازگشتند، دانه‌های هماتیت در مقیاس میکرونی را برای اولین بار شناسایی کردند و نشان دادند که این اکسیدهای آهن بخشی طبیعی از زمین‌شناسی ماه هستند. برای درک چگونگی تشکیل آهن آهن در ماه، محققان چندین مکانیسم احتمالی را بررسی کردند و برخی از جایگزین ها را رد کردند.

آنها دریافتند که کانی‌های آهن اکسید شده عمدتاً در برش‌های خاک قمری – سنگ‌هایی که از تکه‌های ذوب شده در اثر گرما و فشار شدید برخورد شهاب‌سنگ‌ها ساخته شده‌اند – ظاهر می‌شوند، در حالی که چنین کانی‌هایی در قطعات دست نخورده سنگ‌های آتشفشانی باستانی وجود نداشتند. محققان پیشنهاد می‌کنند که دانه‌های هماتیت در اثر برخوردهای عظیم، مانند آنچه که حوضه قطب جنوب-آیتکن و دهانه آپولو را در سمت دور ماه ایجاد کردند، تولید شده‌اند.

حوضه قطب جنوب-آیتکن، محل فرود Chang’e-6، یکی از قدیمی ترین و بزرگ ترین حوضه های برخوردی در منظومه شمسی است. برخوردهای بزرگ متعددی را تجربه کرده و توسط جریان‌های گدازه‌های آتشفشانی بعدی دست نخورده باقی مانده است، و آن را به مکانی ایده‌آل برای حفظ مواد معدنی ایجاد شده در اثر برخوردهای باستانی تبدیل کرده است.

تیمی از دانشمندان دانشگاه جان هاپکینز، اطلاعات جدیدی در مورد نور گامای اضافی مرموزی که از مرکز کهکشان راه شیری می‌آید، ارائه داده‌اند. منبع تابش گامای اضافی، که به عنوان تابش گامای اضافی مرکز کهکشانی (GCE) شناخته می‌شود، بیش از یک دهه است که دانشمندان را سردرگم کرده است.

محققان جان هاپکینز با بررسی این منبع مرموز با استفاده از شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای، سرنخ جدیدی را کشف کرده‌اند که می‌تواند به اثبات قطعی وجود ماده تاریک کمک کند.

بررسی تابش گامای مرموز از مرکز کهکشان راه شیری

تابش گامای اضافی مرکز کهکشانی یک منبع کروی از تابش گامای اضافی است که از قلب کهکشان راه شیری می‌آید. از زمان کشف آن در سال ۲۰۰۹، دانشمندان پیشرفت کمی در درک ریشه‌های مرموز این پرتوهای گامای اضافی داشته‌اند.

دو نظریه غالب وجود دارد: این نور می‌تواند از برخورد ذرات ماده تاریک یا ستاره‌های نوترونی با چرخش سریع ناشی شود. اگر این نور گامای اضافی از ستاره‌های در حال مرگ نباشد، می‌تواند به اولین اثبات قطعی وجود ماده تاریک تبدیل شود. اکنون، در مطالعه جدیدی که در ۱۶ اکتبر منتشر شد، تیم جان هاپکینز توضیح می‌دهد که هر دو نظریه می‌توانند صحیح باشند. با این حال، نظریه ماده تاریک بیشتر به نتایج شبیه‌سازی‌های آنها شباهت دارد.

جوزف سیلک، استاد فیزیک و نجوم در جان هاپکینز و یکی از نویسندگان این مطالعه، در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد: “ماده تاریک بر جهان تسلط دارد و کهکشان‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد. این ماده بسیار مهم است و ما دائماً به دنبال ایده‌هایی برای چگونگی شناسایی آن هستیم. پرتوهای گاما، و به طور خاص نور اضافی که در مرکز کهکشان خود مشاهده می‌کنیم، می‌توانند اولین سرنخ ما باشند.”

این تیم از ابررایانه‌ها برای ایجاد نقشه‌هایی استفاده کرد که نشان می‌داد ماده تاریک باید در کجای کهکشان راه شیری قرار داشته باشد. برخلاف سایر تلاش‌های قبلی برای انجام این کار، شبیه‌سازی‌های جدید تاریخچه شکل‌گیری کهکشان را در نظر گرفتند.

• مهندسان کیسه‌های هوای بزرگ برای هواپیماها پیشنهاد می‌دهند

شبیه‌سازی راه شیری

راه شیری امروز یک سیستم نسبتاً بسته است، به این معنی که مواد زیادی به آن وارد یا از آن خارج نمی‌شوند. با این حال، همیشه اینطور نبوده است. در طول یک میلیارد سال اول کهکشان، کهکشان راه شیری اساساً بسیاری از سیستم‌های کهکشان‌مانند کوچک‌تر همسایه را بلعید.

این سیستم‌ها که از ماده تاریک و سایر مواد ساخته شده بودند، به بلوک‌های سازنده کهکشان راه شیری که امروزه می‌شناسیم تبدیل شدند. به تدریج، ذرات ماده تاریک به سمت مرکز کهکشان جذب شدند. با خوشه‌بندی آنها، برخوردهای ماده تاریک افزایش یافت.

هنگامی که محققان جان هاپکینز با استفاده از ابررایانه‌های پیشرفته، برخوردهای واقع‌گرایانه‌تر را در نظر گرفتند، دریافتند که نقشه‌های شبیه‌سازی شده آنها با مشاهدات واقعی پرتو گاما که توسط تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی ثبت شده است، مطابقت دارد.

در شبیه‌سازی‌های آنها، برخوردهای ماده تاریک همان سیگنال را تولید می‌کنند و همان خواصی را دارند که در دنیای واقعی مشاهده می‌شوند. در همین حال، نور ساطع شده از ستاره‌های نوترونی شباهت‌هایی دارد، اما کاملاً با سیگنال نشان داده شده در شبیه‌سازی‌ها مطابقت ندارد. برای اینکه ستاره‌های نوترونی دقیقاً با سیگنال شبیه‌سازی‌ها مطابقت داشته باشند، باید تعداد بیشتری از این ستاره‌های نوترونی نسبت به مشاهدات واقعی وجود داشته باشد.

اگرچه این موضوع اثبات قطعی ماده تاریک را ارائه نمی‌دهد، اما به محدود کردن احتمالات کمک می‌کند. در آینده نزدیک، یک تلسکوپ پرتو گامای جدید و عظیم به نام آرایه تلسکوپ چرنکوف می‌تواند به ارائه پاسخ‌ها کمک کند. انتظار می‌رود این آرایه در اواخر سال ۲۰۲۶ فعالیت خود را آغاز کند.

سیلک گفت: “ممکن است داده‌های جدید را ببینیم و یک نظریه را بر دیگری ترجیح دهیم. یا شاید چیزی پیدا نکنیم که در این صورت، حل کردن آن معمای بزرگ‌تری خواهد بود.”

در نگاه اول، سیاره کوتوله سرس به سختی می‌تواند الهام‌بخش رویاهای حیات بیگانه باشد. این سیاره که در کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری در گردش است، دنیایی سرد و خاکستری، آسیب‌دیده و ترک‌خورده است. دمای سطح آن بین منفی ۹۳ درجه سانتیگراد تا منفی ۳۳ درجه سانتیگراد متغیر است. هیچ جوی وجود ندارد و لکه‌های سفید درخشان آن نشانه‌هایی از حیات نیستند – بلکه نمکی هستند که احتمالاً از آب نمک‌های باستانی که زمانی به سطح نفوذ کرده‌اند، به جا مانده‌اند.

اما در یک مطالعه جدید که در ۲۰ آگوست منتشر شد، محققان دیدگاهی کاملاً متفاوت از گذشته باستانی سرس ارائه می‌دهند. آنها استدلال می‌کنند که در زیر پوسته یخی، ممکن است زمانی اقیانوسی وجود داشته باشد که از درون توسط ضربان مداوم یک قلب رادیواکتیو گرم می‌شد. این هسته می‌توانسته برای صدها میلیون سال قادر به تولید انرژی شیمیایی باشد. شاید برای حفظ حیات کافی باشد.

قلب گرم یک دنیای سرد

این ایده که سرس زمانی اقیانوسی زیرسطحی داشته، چیز جدیدی نیست. ماموریت داون ناسا که از سال ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۸ به دور این سیاره کوتوله می‌چرخید، شواهدی از یک مخزن آب شور باستانی که زیر پوسته‌ای از یخ پنهان شده بود، آشکار کرد. همچنین مولکول‌های آلی مبتنی بر کربن – یکی از مواد کلیدی برای حیات – و رسوبات نمکی درخشان پراکنده در سطح را پیدا کرد که نشان می‌دهد زمانی مایع به سمت بالا نفوذ کرده است.

آنچه تحقیقات جدید اضافه می‌کند، قطعه آخر پازل سکونت‌پذیری است: یک منبع انرژی داخلی بادوام.

سم کورویل، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه ایالتی آریزونا و نویسنده اصلی این مطالعه جدید، گفت: “در زمین، وقتی آب گرم از اعماق زمین با اقیانوس مخلوط می‌شود، نتیجه اغلب یک بوفه برای میکروب‌ها است – ضیافتی از انرژی شیمیایی. بنابراین اگر بتوانیم تعیین کنیم که آیا اقیانوس سرس در گذشته جریانی از سیال گرمابی داشته است یا خیر، می‌تواند پیامدهای بزرگی داشته باشد.”

برای بررسی این موضوع، کورویل و همکارانش مدلی ساختند که تکامل داخلی سرس را در طول میلیاردها سال شبیه‌سازی می‌کند. هدف آنها این بود که مشخص کنند آیا هسته سنگی آن تا به حال به اندازه کافی داغ شده است که واکنش‌های دگرگونی – واکنش‌هایی که گازهایی مانند هیدروژن و دی اکسید کربن را به آب اطراف آزاد می‌کنند – را آغاز کند. این مولکول‌ها می‌توانند واکنش‌های اکسایش-کاهش را هدایت کنند و انرژی شیمیایی را برای میکروب‌های فرضی فراهم کنند.

پاسخ مثبت بود. مدل آنها نشان داد که بین حدود ۵۰۰ میلیون تا ۲ میلیارد سال پس از تشکیل سرس (تقریباً ۴ میلیارد سال پیش)، هسته آن احتمالاً به ۸۰۰ کلوین (حدود ۵۲۷ درجه سانتیگراد) رسیده است. این دما به اندازه کافی داغ بوده است که مواد معدنی موجود در هسته آن را بپزد، ترکیبات فرار را به اقیانوس زیرسطحی آزاد کند و شیب‌های اکسایش-کاهش را ایجاد کند.

 

• ابداع ابزاری برای ویرایش دقیق میلیونها قطعه دی ان ای

یک ضیافت زیرزمینی، سپس یک انجماد

انرژی شیمیایی از این نوع چیزی است که حیات را در اطراف دریچه‌های هیدروترمال روی زمین حفظ می‌کند. در این محیط‌های عمیق دریا، میکروب‌ها از انرژی تولید شده توسط تعامل بین مایعات داغ و غنی از مواد معدنی و آب سرد اقیانوس تغذیه می‌کنند. در سرس، شرایط مشابهی می‌توانست در گذشته وجود داشته باشد.

مایعاتی که از اعماق زمین می‌جوشیدند، هیدروژن و دی‌اکسید کربن را حمل می‌کردند – مواد ایده‌آل برای متان‌زایی، فرآیندی که برخی میکروب‌ها برای تبدیل این مولکول‌ها به متان و انرژی از آن استفاده می‌کنند. در واقع، تیم کورویل محاسبه کرد که یک کیلوگرم مایع منافذ عمیق می‌توانسته تا ۳ تریلیون سلول میکروبی را در خود جای دهد.

نویسندگان در این مقاله می‌نویسند: “مایعات منافذ عمیق سرس در مقایسه با اقیانوس، غلظت بالاتری از H₂ و CO₂ خواهند داشت. بنابراین، قابل سکونت‌ترین دوره سرس در طول دگرگونی، بین ۰.۵ تا ۲ گیگا سال پس از تشکیل، بوده است.” (گیا سال = گیگا سال، یک میلیارد سال)

اما این پنجره اکنون بسته شده است. ایزوتوپ‌های رادیواکتیوی که زمانی این گرمایش داخلی را تأمین می‌کردند – مانند آلومینیوم-۲۶ و پتاسیم-۴۰ – مدت‌هاست که از بین رفته‌اند. اقیانوس زیرسطحی، که زمانی به طور بالقوه سرشار از انرژی بود، به یک توده سرد و شور تبدیل شده است. دما به زیر حد مجاز برای حیات زمینی شناخته شده کاهش یافته است.

همانطور که نویسندگان بیان می‌کنند: “اقیانوس سرس احتمالاً به یک آب نمک سرد و غلیظ با منابع انرژی کمتر تبدیل شده است، که احتمال سکونت در آن را در حال حاضر کمتر می‌کند.”

نه فقط سرس

پیامدهای این مطالعه فراتر از یک سیاره کوتوله است. سرس حدود ۹۴۰ کیلومتر عرض دارد – کوچک از نظر استانداردهای سیاره‌ای، اما برای بسیاری از اجرام یخی در منظومه شمسی ما معمول است. بسیاری از این اجرام، مانند قمرهای اورانوس و برخی از قمرهای کوچکتر زحل، اندازه و ترکیب مشابهی دارند.

جو اورورک، نویسنده همکار و دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه ایالتی آریزونا، در مصاحبه‌ای گفت: “اگر سرس در گذشته قابل سکونت بوده است، احتمالاً ده‌ها سیارک و قمر وجود دارد که آنها نیز در گذشته قابل سکونت بوده‌اند.”

این امر جستجوی سکونت‌پذیری گذشته را فراتر از نام‌های بزرگی مانند اروپا یا انسلادوس گسترش می‌دهد. این قمرها هنوز هم گرمایش جزر و مدی دارند که توسط کشش گرانشی میزبان‌های سیاره‌ای عظیم آنها ایجاد می‌شود. اما سرس، که تنها در کمربند سیارکی است، صرفاً به گرمای درون خود متکی بود.

چه چیزی می‌تواند در آینده اتفاق بیفتد؟

سرس اکنون کاملاً ساکت است. هیچ نشانه‌ای از فعالیت هیدروترمال امروزی نشان نمی‌دهد و اقیانوس باستانی آن عمدتاً یخ زده است. اما کار دانشمندان هنوز تمام نشده است.

تیم پشت این مطالعه جدید می‌گوید اگر بخواهیم تأیید کنیم که آیا سرس زمانی قابل سکونت بوده است یا خیر، باید به عقب برگردیم. یک مأموریت بازگشت نمونه برای جمع‌آوری نمک‌های سطحی می‌تواند اثر انگشت ایزوتوپی به جا مانده از مایعات داخلی عمیق را آشکار کند. این می‌تواند تأیید کند که آیا گازهای غنی از انرژی پیش‌بینی شده در مدل‌ها واقعاً به سطح رسیده‌اند یا خیر.

بررسی دهه‌ای آکادمی‌های ملی در سال ۲۰۲۲ حتی چنین مأموریتی را تحت عنوان «سرچشمه‌ها، جهان‌ها و حیات» توصیه کرد. در حال حاضر، دانشمندان سرس را جهانی بی‌حاصل می‌دانند که زمانی گذشته‌ای گرم‌تر و فعال‌تر داشته است. فضای داخلی آن ممکن است به اندازه کافی گرم مانده باشد تا از یک اقیانوس عمیق و تاریک پشتیبانی کند – اقیانوسی که مواد اولیه مورد نیاز برای حیات را داشته است. هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان دهد حیات در آنجا شکل گرفته است، اما شرایط ممکن است حداقل برای مدتی به آن اجازه داده باشد.

پیشرفته‌ترین تلسکوپ خورشیدی جهان، با اولین نور از فیلتر قابل تنظیم مرئی خود – ابزاری انقلابی که با دقت اتمی ساخته شده تا خورشید را با جزئیات طیفی و مغناطیسی خیره‌کننده ثبت کند – به سطح جدیدی از اکتشاف دست یافت.

این موفقیت، آخرین قطعه از مجموعه ابزارهای تلسکوپ خورشیدی اینوی است و نتایج اولیه، ساختارهای پیچیده لکه‌های خورشیدی را آشکار می‌کند که به بینش‌های متحول‌کننده‌ای در مورد شعله‌های خورشیدی، آب و هوای فضا و میدان مغناطیسی قدرتمند خورشید ما اشاره دارند. دانشمندان معتقدند که این امر منجر به پیشرفت‌های مهمی در پیش‌بینی طوفان‌های خورشیدی خواهد شد که می‌توانند شبکه‌های برق و ماهواره‌های روی زمین را مختل کنند.

اولین نور با VTF

تلسکوپ خورشیدی دانیل کی. اینوی، قدرتمندترین تلسکوپ خورشیدی جهان، به یک نقطه عطف مهم رسیده است. این تلسکوپ که در نزدیکی قله هالیکالا در مائوئی واقع شده و توسط رصدخانه ملی خورشیدی (NSO) بنیاد ملی علوم (NSF) اداره می‌شود، اولین نور خود را با استفاده از پیشرفته‌ترین ابزار خود تا به امروز ثبت کرده است: فیلتر قابل تنظیم مرئی (VTF).

VTF که توسط موسسه فیزیک خورشیدی لایب نیتس (KIS) در فرایبورگ آلمان توسعه یافته است، بزرگترین طیف‌سنج-قطب‌سنج تصویربرداری است که تاکنون ساخته شده است. این ابزار پیشرفته اکنون جزء اصلی جعبه ابزار علمی تلسکوپ اینوی است. اولین تصویر تولید شده توسط VTF، پتانسیل این ابزار را برای ایجاد انقلابی در مشاهدات خورشیدی برجسته می‌کند.

پس از رسیدن به رصدخانه در سال گذشته، VTF با دقت توسط تیم KIS، با همکاری مهندسان و دانشمندان NSO، بازسازی و در آزمایشگاه Coudé تلسکوپ ادغام شد. این تلاش، مجموعه کامل پنج ابزار نسل اول تلسکوپ را طبق برنامه اولیه تکمیل کرد.

آشکارسازی شخصیت مغناطیسی خورشید

پس از کالیبراسیون و هم‌ترازی نوری دقیق، تیم با موفقیت اولین مشاهدات خورشیدی VTF را انجام داد. تصویر حاصل، خوشه دقیقی از لکه‌های خورشیدی را روی سطح خورشید با وضوح مکانی 10 کیلومتر (6.2 مایل) در هر پیکسل نشان می‌دهد. این لکه‌های خورشیدی – مناطقی با فعالیت مغناطیسی شدید – اغلب با شعله‌های خورشیدی قدرتمند و فوران‌های تاجی مرتبط هستند.

اگرچه هنوز در مراحل اولیه استقرار است، این تصویر اول نویدبخش وعده VTF است. انتظار می‌رود این ابزار در سال 2026 تأیید علمی رسمی و راه‌اندازی را آغاز کند.

• این امواج اقیانوسی میتوانند دو و نیم برابر توربین های بادی انرژی تولید کنند

دانشمندان یک نقطه عطف را جشن می‌گیرند

تلسکوپ اینوی به طور خاص برای پشتیبانی از ابزارهای پیچیده‌ای مانند VTF طراحی شده است. طراحی و ساخت این دستگاه قدرتمند بیش از ده سال طول کشید. این اولین مشاهدات موفقیت‌آمیز، گامی بزرگ به جلو است و دقت و عملکردی را که VTF می‌تواند ارائه دهد، نشان می‌دهد و به اکتشافات جدید در فیزیک خورشیدی در سال‌های آینده اشاره دارد.

دکتر توماس کنتیشر، محقق اصلی مشترک KIS و معمار اصلی طراحی نوری این ابزار، گفت: “پس از این همه سال کار، VTF برای من یک موفقیت بزرگ است. امیدوارم این ابزار به ابزاری قدرتمند برای دانشمندان تبدیل شود تا به سؤالات برجسته در مورد فیزیک خورشیدی پاسخ دهند.”

دکتر ماتیاس شوبرت، دانشمند پروژه VTF KIS، افزود: “اهمیت این دستاورد فناوری به حدی است که می‌توان به راحتی گفت VTF قلب تلسکوپ خورشیدی اینوی است و بالاخره در جایگاه همیشگی خود می‌تپد.”

نحوه کار VTF

VTF یک طیف‌سنج-قطبی‌سنج تصویربرداری است که تصاویر دوبعدی از خورشید را در طول موج‌های خاص ثبت می‌کند. طول موج‌های مختلف نور برای چشم ما به صورت رنگ‌های مختلف ظاهر می‌شوند – و نور با حرکت از بنفش به قرمز در محدوده نوری طیف الکترومغناطیسی، طول موجش افزایش می‌یابد.

برخلاف طیف‌سنج‌های سنتی که نور را مانند رنگین‌کمان به طیف کاملی پخش می‌کنند، VTF از یک اتالون – یک جفت صفحه شیشه‌ای با فاصله دقیق که ده‌ها میکرون از هم جدا شده‌اند – استفاده می‌کند که به آن اجازه می‌دهد رنگ‌ها را تنظیم کند. با تنظیم این فاصله در مقیاس نانومتر (یعنی به کوچکی یک میلیاردم متر)، VTF به طور متوالی طول موج‌های مختلف را اسکن می‌کند، شبیه به گرفتن یک سری عکس با استفاده از فیلترهای رنگی مختلف.

این دستگاه تنها در چند ثانیه با سه دوربین هماهنگ با دقت بالا، در رنگ‌های مختلف، چند صد تصویر می‌گیرد و این تصاویر را برای ایجاد یک نمای سه‌بعدی از ساختارهای خورشیدی ترکیب می‌کند و خواص پلاسمای آنها را تجزیه و تحلیل می‌کند.

اتالون‌ها و اسکن طیفی

VTF دارای بزرگترین اتالون‌های فابری-پرو است که تاکنون برای تحقیقات خورشیدی ساخته شده است و انتظار می‌رود اتالون دوم تا پایان سال از KIS برسد.

دکتر استیسی سوئوکا، مهندس ارشد اپتیک در NSO، گفت: “دیدن اولین اسکن‌های طیفی لحظه‌ای سورئال بود. این چیزی است که هیچ ابزار دیگری در تلسکوپ نمی‌تواند به همان شیوه به آن دست یابد. این اوج ماه‌ها تنظیم اپتیکی، آزمایش و کار گروهی بین قاره‌ای بود. حتی با وجود تنها یک اتالون، ما در حال حاضر پتانسیل این ابزار را می‌بینیم. این تنها آغاز کار است و من مشتاقم ببینم با تکمیل سیستم، ادغام اتالون دوم و حرکت به سمت تأیید علمی و راه‌اندازی، چه چیزی ممکن است.”

گرفتن نور قطبی

علاوه بر این، نور در امواجی حرکت می‌کند که می‌توانند در جهات مختلف نوسان کنند. قطبش‌سنجی تکنیکی برای اندازه‌گیری جهت نوسان این امواج نوری است. وقتی طیف‌سنجی و قطبش‌سنجی را با هم ترکیب می‌کنید، فقط به رنگ‌های نور نگاه نمی‌کنید. همچنین متوجه می‌شوید که نوسانات امواج نور در هر رنگ چگونه جهت‌گیری می‌کنند. برخی ویژگی‌ها، مانند میدان‌های مغناطیسی خورشیدی، فقط با نگاه کردن به رنگ‌های نور آشکار نمی‌شوند.

اما اگر نور به روش خاصی قطبیده شود و ما بتوانیم آن را اندازه‌گیری کنیم، می‌تواند جزئیات پنهان در مورد میدان مغناطیسی خورشیدی را آشکار کند، که برای درک شراره‌های خورشیدی و آب و هوای فضا بسیار مهم است. VTF، با ترکیب بی‌نظیر قابلیت‌های تصویربرداری، طیف‌سنجی و قطبش‌سنجی، به ما این امکان را می‌دهد که تصویر کامل بی‌سابقه‌ای از نوری که از خورشید دریافت می‌کنیم، به دست آوریم.

ماموریت اصلی VTF، جداسازی طیف‌سنجی تصاویر باند باریک از خورشید با بالاترین وضوح طیفی، مکانی و زمانی ممکن است که توسط Inouye ارائه می‌شود. یعنی وضوح طیفی که قادر به تفکیک طیفی از طول موج‌ها به کوچکی ۱/۱۰۰۰۰۰ طول موج مرکزی است. وضوح مکانی که برای تصویربرداری از بهترین جزئیات خورشید که در دسترس Inouye/VTF است، به نمونه‌برداری ۱۰ کیلومتری نیاز دارد و وضوح زمانی چند ثانیه‌ای که در آن دستگاه صدها تصویر می‌گیرد.

نقشه‌برداری با وضوح بالا از خورشید با تلسکوپ خورشیدی

این بدان معناست که می‌تواند با ثبت تنها یک محدوده کوچک و متمایز از طول موج‌های مرتبط با خواص خاص پدیده‌های خورشیدی، تصاویر متوالی از مناطق خورشید بگیرد. در طول یک مشاهده واحد، حدود ۱۲ میلیون طیف ثبت می‌شود که سپس می‌توان از آنها برای تعیین دما، فشار، سرعت و قدرت میدان مغناطیسی در ارتفاعات مختلف جو خورشید استفاده کرد. از این طریق، می‌توان نقشه‌های سرعت و میدان مغناطیسی با دقت بالا را برای ردیابی تغییرات تکاملی پدیده‌های خورشیدی در مقیاس‌های مکانی بین ۲۰ تا ۴۰ هزار کیلومتر (یعنی ۱۲ تا ۲۵ هزار مایل) استخراج کرد.

در نهایت، قابلیت‌های قطبش‌سنجی VTF است که به ما امکان می‌دهد قطبش نور ساطع شده از مناطق تصویربرداری شده را اندازه‌گیری کنیم و از آن، خواص مغناطیسی آن را استنباط کنیم. با مرتبط کردن تمام این اطلاعات – یعنی اطلاعات مکانی، زمانی، طیفی و مغناطیسی – ما درک بی‌سابقه‌ای از ماهیت ستاره مادری خود و مکانیسم‌های محرک پدیده‌های خورشیدی به دست می‌آوریم.

چرا طوفان‌های خورشیدی مهم هستند

کری بلک، مدیر برنامه NSF برای رصدخانه ملی خورشیدی NSF، گفت: “وقتی طوفان‌های خورشیدی قدرتمند به زمین برخورد می‌کنند، بر زیرساخت‌های حیاتی در سراسر جهان و فضا تأثیر می‌گذارند. مشاهدات با وضوح بالا از خورشید برای بهبود پیش‌بینی چنین طوفان‌های مخربی ضروری است. تلسکوپ خورشیدی Inouye NSF، ایالات متحده را در خط مقدم تلاش‌های جهانی برای تولید مشاهدات خورشیدی با وضوح بالا قرار می‌دهد و فیلتر قابل تنظیم مرئی، زرادخانه اولیه ابزارهای علمی آن را تکمیل خواهد کرد.”

خورشید یک آزمایشگاه پلاسما درست در نزدیکی ماست. به عنوان مثال، همه با شفق‌های قطبی آشنا هستند که تأثیر فعالیت خورشیدی بر زمین را نشان می‌دهند – نتیجه‌ای از انرژی و ذرات کوچک آزاد شده توسط خورشید که با میدان مغناطیسی سیاره ما در تعامل هستند. مشابه پیش‌بینی‌های آب و هوا در زمین، باید بتوان اختلالات ژئومغناطیسی ناشی از فوران‌های انرژی در خورشید را که مسئول این شفق‌های قطبی زیبا هستند، پیش‌بینی کرد که می‌تواند پیامدهای نامطلوب دیگری نیز داشته باشد.

آب و هوای فضا به شرایط متغیر در فضا اشاره دارد که توسط رفتار خورشید هدایت می‌شود و بر فناوری‌های مبتنی بر زمین و فضا تأثیر می‌گذارد. در زمینِ ما که به طور فزاینده‌ای در حال پیشرفت به سمت فناوری است، طوفان‌های خورشیدی ناگهانی می‌توانند خسارات ویرانگری به زیرساخت‌های حیاتی وارد کنند و بخش‌های بزرگی از شبکه برق، شبکه‌های ارتباطی یا سیستم‌های فضایی را از کار بیندازند.

انگیزه برای پیش‌بینی آب و هوای فضا

کریستوف کلر، مدیر NSO، گفت: “تلسکوپ خورشیدی اینوی برای مطالعه فیزیک بنیادی خورشید به عنوان عامل محرک آب و هوای فضا طراحی شده است. در راستای دستیابی به این هدف، اینوی بستری ایده‌آل برای ابزاری بی‌سابقه و پیشگام مانند VTF است.”

برای دسترسی به اندازه‌گیری‌های لازم برای تحقق پیش‌بینی‌های حیاتی، به ابزارهای پیشرفته‌ای نیاز داریم که با دقت اتمی ساخته شده‌اند. طیف‌سنج-قطب‌سنج تصویری پیشگام VTF نمونه‌ای از جهش‌های فناوری لازم برای افزایش توانایی ما در تولید پیش‌بینی‌های قابل اعتماد آب و هوای فضا است.

تلسکوپ خورشیدی دانیل کی. اینوی قدرتمندترین رصدخانه خورشیدی زمینی جهان است که برای ثبت خورشید با جزئیات بی‌سابقه طراحی شده است. این تلسکوپ که در قله هالیکالا در مائویی، هاوایی واقع شده و توسط رصدخانه ملی خورشیدی (NSO) تحت نظارت بنیاد ملی علوم ایالات متحده (NSF) اداره می‌شود، در سال ۲۰۲۰ فعالیت خود را آغاز کرد.

اینوی با داشتن یک آینه اصلی ۴ متری، قادر به مشاهده ویژگی‌های خورشیدی به کوچکی ۲۰ کیلومتر است و به دانشمندان اجازه می‌دهد سطح، جو و میدان مغناطیسی خورشید را با وضوح فوق‌العاده‌ای مطالعه کنند. قابلیت‌های وضوح بالای آن برای پیشبرد درک ما از فعالیت‌های خورشیدی، مانند لکه‌های خورشیدی، شعله‌های خورشیدی و رویدادهای آب و هوایی فضایی که می‌توانند بر زیرساخت‌های زمین تأثیر بگذارند، ضروری است.

تلسکوپ اینوی که به مجموعه‌ای از ابزارهای پیشرفته (از جمله فیلتر قابل تنظیم مرئی (VTF) که به تازگی راه‌اندازی شده است) مجهز است، دانشمندان را قادر می‌سازد تا نور خورشید را با جزئیات در طول موج‌ها و قطبش‌های مختلف تجزیه و تحلیل کنند. این مشاهدات به رمزگشایی فرآیندهای مغناطیسی پیچیده‌ای که رفتار خورشید را هدایت می‌کنند، کمک می‌کند.

به طور خلاصه، تلسکوپ خورشیدی اینوی، جهشی بزرگ در فیزیک خورشیدی محسوب می‌شود و ابزارهای لازم برای مطالعه رفتار دینامیکی خورشید و بهبود پیش‌بینی‌های طوفان‌های خورشیدی که بر فناوری و آب و هوای زمین تأثیر می‌گذارند را فراهم می‌کند.

مریخ هفتمین سیاره بزرگ منظومه شمسی است و همراه با زهره یکی از دو همسایه سیاره ای نزدیک زمین است. صخره‌ای، خشک و سرد است و دمای آن بین 70- تا 0 درجه سانتی‌گراد (94- تا 32 درجه فارنهایت) است.

با این حال، تحقیقات نشان می دهد که همیشه اینطور نبوده است. به اصطلاح سیاره سرخ زمانی دارای آب فراوان، دمای گرمتر و جوی ضخیم تر بود که یک اکوسیستم بالقوه قابل سکونت را ارائه می کرد. به همین دلیل است که همچنان الهام بخش دانشمندان برای اکتشافات انسانی در آینده و سکونت احتمالی است.

یکی از راه‌های حمایت از این هدف، معرفی گونه‌های گیاهی انعطاف‌پذیر است که نه تنها می‌توانند زنده بمانند، بلکه شرایط سخت سیاره را نیز متحول کنند. از سیب زمینی شیرین گرفته تا خزه، بیایید هشت مورد از آنها را که به طور بالقوه می توانند در آینده در مریخ رشد کنند، بررسی کنیم.

1. سیب زمینی شیرین

سیب زمینی شیرین (Ipomoea batatas) به دلیل سازگاری استثنایی و مزایای تغذیه ای خود، اخیراً به عنوان یک نامزد عالی برای کشت در مریخ ظاهر شده است. این غده های مقاوم می توانند حتی در شرایط نامناسب خاک رشد کنند و همچنان عملکرد بالایی در هر بوته دارند. آنها همچنین نسبت به بسیاری از محصولات دیگر به آب کمتری نیاز دارند و توانایی آنها در ذخیره رطوبت در غده هایشان باعث می شود در شرایط خشک انعطاف پذیرتر شوند.

در یک پروژه اختر زیست شناسی اخیر، گروهی از دانشجویان مقطع کارشناسی در دانشگاه ویلانوا در پنسیلوانیا، ایالات متحده، کشت انواع مختلف سبزیجات را در خاک شبیه سازی شده مریخ آزمایش کردند تا مشخص کنند کدام محصولات ممکن است به عنوان گزینه های مناسب برای مستعمره نشینان آینده باشد. در میان سبزیجات آزمایش شده، سیب زمینی شیرین نتایج امیدوارکننده ای را نشان داد.

دکتر ادوارد گوینان، استاد نجوم و اخترفیزیک در دانشگاه ویلانوا، در بیانیه‌ای می‌گوید: “البته، دانش‌آموزان به خاطر مریخی سیب‌زمینی چیدند. زمانی که حدود یک سوم مقداری پرکننده به خاک اضافه کردیم تا به سیب زمینی ها فضای تنفسی بدهیم، رشد بسیار خوبی داشتند.”

2. خزه سینتریشیا کیناینرویس

خزه بیابانی Syntrichia caninervis با توانایی قابل توجه خود در مقاومت در شرایط سخت و کشنده برای اکثر اشکال حیات، توسط دانشمندان به عنوان یک رقیب قوی برای کشت در مریخ دیده می شود. این خزه که بومی محیط‌های بیابانی شدید مانند تبت، قطب جنوب و مناطق دور قطبی است، بخشی از پوسته بیولوژیکی خاک است، یک پوشش زمینی انعطاف‌پذیر که معمولاً در زمین‌های خشک یافت می‌شود.

بر اساس مطالعه‌ای که در مجله دسترسی آزاد The Innovation منتشر شده است، خزه‌های پیچ استپی می‌توانند در دماهای پایین -۱۹۶ درجه سانتی‌گراد، سطوح بالای تشعشعات گاما و شرایط شبیه‌سازی شده مریخ که شامل این سه عامل استرس‌زا هستند، زنده بمانند.

دکتر دائویوان ژانگ، بوم‌شناس موسسه بوم‌شناسی و جغرافیای سین‌کیانگ و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: “مطالعه ما نشان می‌دهد که انعطاف‌پذیری محیطی S. caninervis نسبت به برخی میکروارگانیسم‌ها و میکروارگانیسم‌های بسیار مقاوم در برابر استرس برتر است. این یک گیاه پیشگام و امیدوار کننده برای استعمار محیط های فرازمینی است که پایه و اساس ساخت زیستگاه های انسانی پایدار از نظر بیولوژیکی را فراتر از زمین می گذارد.”

3. کلم پیچ

کلم پیچ (Brassica oleracea var. sabellica)، که معمولاً به عنوان کلم برگ شناخته می شود، در واقع در خاک شبیه سازی شده مریخ بهتر از خاک های محلی رشد می کند. این افشاگری پس از آن صورت گرفت که ویگر واملینک، دکترا، بوم‌شناس گیاهی در دانشگاه واگنینگن هلند، شبیه‌سازی خاک مریخ و ماه را در سال 2016 ایجاد کرد. این “خاک مریخی” از خرد کردن سنگ های آتشفشانی به ذرات با اندازه های مختلف و خون ریزی آنها به نسبت بر اساس داده های مریخ نوردها ساخته شده است.

اما حتی با وجود اینکه کلم پیچ رشد یافته در خاک شبیه مریخ هیچ تفاوتی با محصولات کنترلی نداشت، گوینان در مورد پتانسیل آن برای جذب آهن بیش از حد از خاک های غنی از اکسید آهن (III) مریخ ابراز نگرانی کرد. او می افزاید: “تفاوت های عمده این است که خاک مریخ تقریباً دو برابر خاک زمین آهن دارد، عمدتاً اکسیدهای آهن، و خاک زمین ارگانیک تر است.”

این سبزی برگ دار منبع عالی فیبر و مواد معدنی است و عمدتاً برای برداشت پاییز و زمستان کشت می شود، زیرا سرما کیفیت و طعم آن را بهبود می بخشد. تحقیقات نشان می دهد که تحمل قابل توجهی در برابر شوری و خشکسالی دارد و آن را به گزینه ای مناسب برای خاک های مریخ تبدیل می کند.

4. توت فرنگی

توت فرنگی (Fragaria) که به دلیل شیرینی و بافت آبدار خود ارزش دارد، همچنین به کانون آزمایشاتی تبدیل شده است که سازگاری آنها با شرایط مریخ مانند را بررسی می کند. اما خاک مریخ فاقد مواد مغذی لازم و حاوی پرکلرات های سمی است که روش های سنتی کشاورزی را غیرممکن می کند.

به همین دلیل است که دانشمندان کشاورزی در دانشگاه علوم زیستی چک در پراگ، آزمایشگاهی را برای آزمایش رشد توت فرنگی در سیستم های هواپیک – بدون استفاده از خاک یا مواد سنگدانه – برای افزایش انعطاف پذیری و آماده سازی آنها برای محیط های شدید افتتاح کردند.

این روش 95 درصد آب کمتری نسبت به کشت سنتی مصرف می‌کند و به محققان امیدوار می‌شود که این محصولات در شرایط آب و هوایی خصمانه مریخ رشد کنند. این تکنیک ظاهراً می‌تواند مصرف آب و تحویل مواد مغذی را با توجه به عرضه محدود آب مریخ بهینه کند. در همین حال، ذخایر یخی کشف شده در مریخ به طور بالقوه می تواند برای آبیاری استفاده شود.

5. رازک

رازک بیش از هزار سال است که در دم کردن استفاده می شود و اولین استفاده ثبت شده آن به قرن نهم در آلمان بازمی گردد. اما به نظر می رسد که تیم دانشگاه ویلانوا با نشان دادن اینکه رازک می تواند در شرایط مریخ به خوبی رشد کند، زمینه را برای آینده دم کردن صنایع دستی افراطی فراهم کرده است.

در آزمایش خود، این 25 دانش آموز کشف کردند که رازک، آن گل های لذت بخش گیاه Humulus lupulus که فقط نت تلخ کاملی را به آبجو اضافه می کند، به طرز شگفت انگیزی در خاک مریخ رشد می کند. برای تکرار شرایط دقیق، دانش‌آموزان خاکی شبیه به مریخ خریدند، اسیدیته و بارور شدن آن را تنظیم کردند و نور خورشید را با صفحه نمایش ضعیف کردند تا محیط باغی مشابه ایجاد کنند.

آنها در نهایت غافلگیر شدند که هاپ به عنوان یکی از بازیگران ستاره برجسته شد. گوینان می‌گوید: “نمی‌دانم این گیاه کاربردی است یا نه، اما عملکرد نسبتاً خوبی دارد.”

رازک که به خاطر افزودن تلخی وسوسه انگیز به آبجو معروف است، رایحه های گل، میوه و مرکبات را نیز به همراه دارد. علاوه بر این، آنها به عنوان یک عامل تثبیت کننده عمل می کنند و کیفیت کلی و طول عمر دم را افزایش می دهند.

• اسپیس اکس موفق شد مجوز های مورد نیازش را از FAA بگیرد

6. قاصدک

با توجه به شرایط مناسب، قاصدک ها را می توان در مریخ نیز پرورش داد. طبق همین تحقیقات، این به دلیل سختی و سازگاری قابل توجه آنها است.

قاصدک‌ها در مناطق معتدل رشد می‌کنند و می‌توان آن‌ها را در هر جایی، از حیاط‌ها گرفته تا مزارع کشاورزی و جاده‌ها، مشاهده کرد. در حالی که این جنس بومی اوراسیا است، دو گونه از گسترده ترین گونه ها، قاصدک معمولی (Taraxacum officinale) و قاصدک دانه قرمز (Taraxacum erythrospermum)، به آمریکای شمالی معرفی شدند، جایی که آنها مهاجم شده اند.

اما علیرغم تمایلات تهاجمی آنها، برای پرورش آنها در مریخ، مستعمره نشینان آینده ابتدا باید یک محیط کنترل شده ایجاد کنند که به شرایط شدید مریخ رسیدگی کند. این شامل ارائه دمای پایدار، نور کافی و محافظت در برابر تشعشعات می باشد.

علاوه بر این، استفاده از سیستم های هیدروپونیک یا هواپنیک می تواند رشد قاصدک ها را در مریخ تسهیل کند. با این حال، با توجه به سازگاری طبیعی آنها با خاک فقیر، فقط حداقل اصلاحات در سنگ سنگ مریخ برای کمک به آنها در استفاده مؤثر از مواد مغذی موجود ضروری است.

7. هویج

هویج (Daucus carota subsp. sativus) که بومی اروپا و آسیای جنوب غربی است، رشد امیدوارکننده‌ای را در شبیه‌ساز خاک مریخ نشان داده است، همانطور که دانشجویان کارشناسی در دانشگاه ویلانوا نشان دادند.

آنها که به دلیل ریشه های غنی از مواد مغذی خود شناخته می شوند، سرشار از ویتامین های A و K هستند که عمدتاً به شکل کاروتن هستند که رنگدانه های فتوسنتزی ضروری برای فتوسنتز و سلامت گیاه هستند. دانش‌آموزان گوینان دریافتند که هر گیاهی که آزمایش کرده‌اند با بهینه‌سازی هوادهی و رطوبت خاک، رشد متوسطی داشته و هویج به عنوان یکی از انعطاف‌پذیرترین محصولات تحت شرایط شبیه‌سازی شده مریخ ظاهر می‌شود.

در یک آزمایش مرتبط، دانشمندان دانشگاه واگنینگن تنها سه ماه پس از کاشت هویج را با موفقیت برداشت کردند. چالش اصلی، ظرفیت نگهداری آب ضعیف خاک بود، مشکلی که به طور موثر با معرفی کرم های خاکی معمولی حل شد.

8. گوجه فرنگی

مطالعه اخیر منتشر شده در مجله معتبر PLOS ONE نشان داد که وقتی گوجه فرنگی در کنار هویج و نخود در گلدان های پر از سنگ سنگ – مخلوطی از شن، سنگ و گرد و غبار که شبیه خاک موجود در مریخ است – کاشته می شود، رشد قابل توجهی بهتری نشان می دهد.

این تکنیک که به کشت مخلوط معروف است، قرن ها پیش توسط قوم مایا تسلط یافت و شامل کشت چندین گیاه در مجاورت یکدیگر است. این تحقیق که توسط دانشمندان دانشگاه و تحقیقات واگنینگن انجام شد، در گلخانه ای انجام شد که برای تکرار شرایط سازه هایی که روزی می توانند در مریخ ساخته شوند طراحی شده است. آنها همچنین مقدار کمی خاک ارگانیک به گلدان ها اضافه کردند تا رشد ریشه و حفظ آب را افزایش دهند.

معلوم شد که در شرایط کشت مخلوط، گوجه‌فرنگی‌های برداشت‌شده سطوح پتاسیم بالاتر، زیست توده بیشتر و عملکرد بهتری نسبت به گوجه‌فرنگی‌هایی که به‌صورت جداگانه رشد می‌کنند، نشان دادند.

اسپیس ایکس ششمین پرواز آزمایشی موشک استارشیپ خود را ماه نوامبر انجام داد، زیرا این شرکت به دنبال حفظ شتاب توسعه وسیله نقلیه ماموت است. این موشک از تاسیسات خصوصی “Starbase” اسپیس ایکس در نزدیکی براونزویل، تگزاس به پرواز درآمد. هیچ فردی در پرواز استارشیپ نبود.

استارشیپ به فضا رسید و نیمی از زمین را طی کرد و سپس دوباره وارد جو شد و در اقیانوس هند سقوط کرد.

اسپیس ایکس قصد داشت تقویت کننده “Super Heavy” موشک را پس از جدا شدن از استارشیپ بازگرداند و آن را بر روی بازوهای برج پرتاب این شرکت فرود آورد. اما اسپیس ایکس در طول پخش اینترنتی خود گفت که تقویت کننده “معیارهای تعهد” مورد نیاز برای تلاش برای گرفتن را پاک نکرده است، بنابراین تقویت کننده به جای آن در خلیج مکزیک فرود آمد.

مانند هر پرواز آزمایشی قبلی، اسپیس ایکس با آزمایش قابلیت های استارشیپ اضافی، از جمله این بار احتراق مجدد موتور در فضا و آزمایش عناصر جدید محافظ حرارتی آن، توسعه را بیشتر پیش میبرد. بعلاوه، زمان پرتاب عصر به این معنی است که این اولین باری بود که استارشیپ در اقیانوس هند سقوط کرد.

اسپیس ایکس معمولاً دارای کادری از افراد VIP برای مشاهده پرتاب های استارشیپ است و با رابطه نزدیک ایلان ماسک، مدیر عامل شرکت با دونالد ترامپ، رئیس جمهور منتخب، ششمین پرواز هیچ تفاوتی نداشت. ترامپ در پرتاب شرکت کرد، مشابه زمانی که برای تماشای اولین پرتاب فضانورد اسپیس ایکس در فلوریدا در سال 2020 در زمان اولین دولت خود آمده بود.

• چین درحال توسعه بزرگترین رادیو تلسکوپ خود است

هل دادن پاکت

اسپیس ایکس از آوریل 2023 تاکنون، با سرعت فزاینده ای، سیستم کامل موشکی استارشیپ را در شش آزمایش پرواز فضایی انجام داده است. پرتاب قبلی آن در ماه گذشته، اولین شکار چشمگیر تقویت کننده بلند بیش از 20 طبقه راکت را نشان داد. پس از موفقیت آمیز بودن پنجمین پرواز، اداره هوانوردی فدرال تایید کرد که اسپیس ایکس مجاز به حرکت با ششمین پرواز است.

اما همانند پروازهای آزمایشی قبلی، پنجمین پرتاب نیز بدون حادثه نبود. مدیریت اسپیس ایکس، در صوتی که پس از پرتاب توسط ماسک در رسانه های اجتماعی منتشر شد، فاش کرد که تقویت کننده استارشیپ به دلیل مشکل زمانبندی یکی از زیرسیستم های موشک تقریباً از دست داده است.

“ما یک ثانیه با آن زمین خوردن فاصله داشتیم و به موشک گفتیم که سقوط کند و به جای فرود آمدن در برج به زمین کنار برج سقوط کند – مثلاً به اشتباه به یک موشک سالم بگوییم که این را امتحان نکند.”

اسپیس ایکس دوباره تقویت کننده را نگرفت. این شرکت در وبسایت خود اعلام کرد که به منظور بهبود افزونگی و استحکام ساختاری، ارتقای سخت افزاری را در تقویت کننده موشک انجام داده است.

سیستم استاریپ به گونه ای طراحی شده است که کاملاً قابل استفاده مجدد باشد و هدف آن تبدیل شدن به روشی جدید برای پرواز محموله و افراد فراتر از زمین است. این موشک همچنین برای برنامه ناسا برای بازگرداندن فضانوردان به ماه حیاتی است. اسپیس ایکس قراردادی چند میلیارد دلاری از آژانس برای استفاده از استارشیپ به عنوان یک فرودگر ماه سرنشین به عنوان بخشی از برنامه ماه آرتمیس ناسا به دست آورد.

استارشیپ هم بلندترین و هم قدرتمندترین موشکی است که تاکنون پرتاب شده است. استارشیپ که به طور کامل روی تقویت کننده سوپر هووی(Super Heavy) انباشته شده است، 397 فوت قد و حدود 30 فوت قطر دارد.

تقویت کننده سوپر هووی که 232 فوت ارتفاع دارد، چیزی است که سفر این موشک به فضا را آغاز می کند. در پایگاه آن 33 موتور رپتور قرار دارد که مجموعاً 16.7 میلیون پوند نیروی رانش تولید می کنند – تقریباً دو برابر 8.8 میلیون پوند رانش موشک سیستم پرتاب فضایی ناسا که برای اولین بار در سال 2022 پرتاب شد.

خود استارشیپ با ارتفاع 165 فوت دارای شش موتور رپتور است – سه موتور برای استفاده در جو زمین و سه موتور برای کار در خلاء فضا. انرژی این موشک از اکسیژن مایع و متان مایع تامین می شود. سیستم کامل برای پرتاب به بیش از 10 میلیون پوند پیشران نیاز دارد.

چین توسعه تلسکوپ کروی با دیافراگم پانصد متری (FAST)، بزرگترین و حساس ترین رادیو تلسکوپ تک ظرفی جهان را آغاز کرده است.

طرح توسعه شامل ساخت 24 رادیو تلسکوپ کاملاً قابل هدایت، هر کدام با قطر 40 متر، در اطراف ساختار FAST موجود است. این تلسکوپ های جدید با هم، آرای های ایجاد میکنند که تلسکوپ غول پیکری با قطر بیش از ۱۰ کیلومتر را تقلید میکند. این به طور قابل توجهی وضوح FAST را بهبود می بخشد و آن را بیش از 30 برابر قدرتمندتر از قبل می کند.

خبرگزاری شین هوا چین اعلام کرد: آرایه طراحی شده توسط چین، حساسیت بی سابقه FAST را با وضوح زاویه ای بالا ترکیب می کند و در نتیجه از قابلیت های فرکانس های مشابه آرایه های نسل بعدی در جهان فراتر می رود.

وضوح پیشرفته

در حال حاضر، FAST حساسترین رادیو تلسکوپ است، اما وضوح آن در مقایسه با آرایه های تلسکوپ سطح بالا کمتر پیشرفته است. افزودن تلسکوپ های جدید این محدودیت را برطرف میکند و FAST را قادر میسازد نه تنها سیگنال های ضعیف کیهانی را شناسایی کند، بلکه جزئیات دقیق آنها را نیز تجزیه و تحلیل کند.

جیانگ پنگ، مدیر مرکز عملیات و توسعه FAST، این ارتقا را با به دست آوردن توانایی مکان یابی نقطه دقیق انفجار رادیویی سریع در جهان وسیع مقایسه می کند. این دانشمندان را قادر می سازد تا عمیق تر در اسرار کیهان تحقیق کنند.

از آنجایی که این مرحله قدرت رصدی FAST را افزایش میدهد، دانشمندان میتوانند پدیده های کیهانی مانند امواج گرانشی، انفجارهای سریع رادیویی و رویدادهای سیاهچاله را با جزئیات و وضوح بیشتر کاوش کنند.

• ماموریت Hera ناسا

مزیت رقابتی رادیو تلسکوپ چینی

این ارتقا در زمان رقابت شدید در زمینه نجوم رادیویی انجام می شود. چانگ جین، ستاره شناس ارشد به خبرگزاری شین هوا، گزارش داد: “رقابت بین المللی شدیدی در نجوم رادیویی وجود دارد، با چندین پروژه بزرگ مانند آرایه کیلومتر مربعی در نیمکره جنوبی و نسل بعدی آرایه بسیار بزرگ در ایالات متحده در حال انجام است.”

به نظر می رسد که هدف دانشمندان چینی حفظ مزیت رقابتی FAST، به ویژه در محدوده فرکانس پایین تا متوسط است.

چالش های فنی

توسعه گیرنده های دمای اتاق با کارایی بالا و بهبود فناوری پردازش داده برای تلسکوپ های دیافراگم مصنوعی دو مانع اصلی در دستیابی به این ارتقا هستند. قابل ذکر است که گیرنده ها برای گرفتن سیگنال های رادیویی ضعیف از فضا ضروری هستند. اما کارکرد موثر آنها در دمای اتاق چالش برانگیز است زیرا گرما می تواند نویز ایجاد کند که با سیگنال ها تداخل ایجاد کند.

در همین حال، تکنیک های پیشرفته پردازش داده ها به طور یکپارچه اطلاعات را ادغام کرده و تصویری واضح و با وضوح بالا از کیهان ایجاد می کند.

جاه طلبی چین در نجوم رادیویی

با پیشرفت ارتقا، FAST از تلاش های اکتشاف فضایی پشتیبانی میکند. این یک ابزار ضروری برای بررسی آسمان رادیویی، کمک به کشف اسرار جهان و الهام بخشیدن به نسل های آینده دانشمندان خواهد بود. از طریق این ابتکار، چین همچنین قصد دارد موقعیت خود را به عنوان یک رهبر در نجوم رادیویی جهانی افزایش دهد.

چن شیانهویی، یکی از آکادمیسین ها در این باره میگوید: “FAST به بشر کمک میکند تا منشأ، تکامل و ساختار جهان را کشف کند، داده های رصدی حیاتی را برای درک سؤالات علمی فوری فراهم میکند، در حالی که به عنوان یک پلت فرم مهم برای تبادل علمی و همکاری بین المللی عمل میکند.”