نگاهی به اکتشافات فضایی شگرف چین در ماه و مریخ

چین در سال‌های اخیر با اجرای مأموریت‌های فضایی نوآورانه به سطح ماه و سیاره مریخ، به موفقیت‌های بی‌نظیری در اکتشافات فضایی دست یافته است. این کشور با پیشبرد مأموریت‌های تاریخی همچون “چانگ‌ئه-4” و “چانگ‌ئه-5” برای کاوش در سطح ماه و مأموریت “تیان‌ون-1” در مریخ، توانسته به یافته‌های علمی شگرفی دست یابد که راه را برای نسل جدیدی از تحقیقات فضایی و درک بهتر از تاریخچه و ساختار اجرام منظومه شمسی هموار کرده است. در این مقاله از دیجی رو، به بررسی کامل و دقیق این مأموریت‌های مهم و دستاوردهای بی‌سابقه‌ای که چین در مطالعه سطح و ساختار درونی ماه و مریخ به دست آورده است خواهیم پرداخت. در ادامه با ما همراه باشید.

مأموریت چانگ‌ئه-4: نخستین فرود بر سطح پنهان ماه

مأموریت چانگ‌ئه-4 چین که برای نخستین بار در تاریخ توانست در سمت پنهان یا تاریک ماه فرود آید، انقلابی در دانش اکتشافات فضایی به شمار می‌رود. این کاوشگر در ناحیه‌ای به نام دهانه “ون کارمن” (Von Kármán) در حوضه “قطب جنوب-آیتکن” فرود آمد. این منطقه، یکی از قدیمی‌ترین نواحی ماه با قدمت حدود 3.6 میلیارد سال است و  به همین دلیل به عنوان یک هدف ویژه برای تحقیق و بررسی انتخاب شد. فرود موفقیت‌آمیز چانگ‌ئه-4 در این منطقه نه تنها به دانشمندان اجازه داد تا خاک این بخش از ماه را از نزدیک بررسی کنند، بلکه همچنین فرصت مناسبی برای تحلیل تعاملات ذرات خورشیدی با محیط ماه در اختیار آن‌ها قرار داد.

در این مأموریت، دانشمندان چین توانستند ترکیب خاک ماه را در این ناحیه مورد بررسی قرار دهند. تحقیقات انجام شده نشان داد که خاک این منطقه دارای ذرات معدنی مهمی مانند الیوین (Olivine) و پیروکسن (Pyroxene) با سطح کلسیم پایین است که به احتمال زیاد از اعماق پوسته ماه به سطح آمده‌اند. ضخامت لایه‌های سطحی خاک ماه در این منطقه تا 70 متر اندازه‌گیری شد و اندازه دانه‌های خاک به طور متوسط حدود 15 میکرومتر بود. این داده‌ها نشان داد که ساختار زیرسطحی ماه دارای خاصیت عایق حرارتی بالایی است که به حفظ انرژی و جلوگیری از خروج گرما کمک می‌کند. این ویژگی خاص باعث شده که منطقه دهانه ون کارمن در حوضه قطب جنوب-آیتکن به عنوان یکی از منابع بسیار مهم در مطالعه فرایندهای حرارتی سطحی ماه شناخته شود.

ابزارهای ASAN و LND: بررسی دقیق محیط ماه در مأموریت چانگ‌ئه-4

یکی از نکات برجسته در مأموریت چانگ‌ئه-4 استفاده از ابزارهای پیشرفته‌ای همچون ASAN (آنالایزر کوچک پیشرفته برای نوترینوها) و LND (دزیمتری و نوترون فرودآور ماه) بود. این ابزارها که بر روی کاوشگر “یوتو-2” نصب شده‌اند، به طور خاص برای اندازه‌گیری و تحلیل ذرات کم‌انرژی ناشی از برخورد بادهای خورشیدی با سطح ماه طراحی شده‌اند. ابزار ASAN به منظور شناسایی ذرات ناشی از برهم‌کنش‌های سطحی بادهای خورشیدی مورد استفاده قرار گرفت. این آنالایزر توانست شواهدی از وجود مینی‌مغناطوسفرهای ماه را مشاهده کند. اگر چه این مغناطوسفرهای کوچک شبیه به شوک‌های مغناطیسی نیستند، اما حضور لایه‌های مرزی خاصی در نزدیکی این آنومالی‌های مغناطیسی مشاهده شد که نقش مهمی در جلوگیری از نفوذ ذرات باردار خورشیدی به سطح ماه دارند.

ابزار LND نیز به عنوان نخستین دستگاه اندازه‌گیری دوزهای پرتوزایی در سطح ماه، داده‌های ارزشمندی از میزان تابش‌های کیهانی و تعاملات آن‌ها با خاک ماه فراهم کرد. بررسی‌های انجام شده توسط این دستگاه نشان داد که ذرات کیهانی در برخورد با سطح ماه به تولید پروتون‌های بازتابی منجر می‌شوند و نسبت این پروتون‌های بازتابی به پروتون‌های اولیه در بازه انرژی 64.7 تا 76.7 مگاالکترون ولت اندازه‌گیری شد. این داده‌ها به درک بهتر از محیط تابشی ماه کمک کرده و برای مأموریت‌های آینده به سطح ماه، به ویژه مأموریت‌های انسانی، بسیار مفید خواهد بود. همچنین، طیف‌های تابش‌های کیهانی در بازه انرژی 10 تا 100 مگاالکترون ولت توسط LND اندازه‌گیری شده که در مقایسه با داده‌های مربوط به فضاپیماهای نزدیک به زمین، تفاوت‌هایی نشان می‌دهد و به احتمال زیاد این تفاوت‌ها ناشی از ذرات ثانویه‌ای است که در برخورد با سطح ماه تولید می‌شوند. این داده‌ها اطلاعات مهمی را درباره محیط فضایی ماه و تأثیرات بادهای خورشیدی بر سطح ماه به ما ارائه داده و برای مأموریت‌های بعدی بسیار مفید خواهند بود.

مأموریت چانگ‌ئه-5: تجزیه و تحلیل ترکیب خاک و تاریخچه آتشفشانی ماه

مأموریت چانگ‌ئه-5 چین که توانست نمونه‌هایی از خاک ماه را به زمین بازگرداند، نیز به عنوان یکی از مهم‌ترین اکتشافات علمی این کشور در حوزه ماه‌پژوهی شناخته می‌شود. تحلیل‌های آزمایشگاهی بر روی نمونه‌های خاک این مأموریت نشان داد که خاک ماه در این منطقه از میزان بالایی از اکسید آهن (FeO)، اکسید تیتانیوم (TiO2) و اکسید آلومینیوم (Al2O3) برخوردار است. همچنین، یافته‌ها حاکی از آن بود که بخش عمده‌ای از خاک این منطقه احتمالاً از دهانه “ژو گوانگ‌چی” (Xu Guangqi) در شمال غربی محل فرود چانگ‌ئه-5 نشأت گرفته است و تحت تأثیر ضربات میکرومتروییدها قرار داشته که به تشکیل ذرات و فرآیندهای شکستگی آن‌ها کمک کرده است.

این نمونه‌ها حاوی شیشه‌های برخوردی متنوعی بودند که برخی از آن‌ها به شکل الیاف فوق‌العاده کشیده و برخی به صورت لایه‌های بدون ساختار کریستالی دیده می‌شوند. تاریخ‌گذاری ایزوتوپی اورانیوم-سرب این شیشه‌ها نشان می‌دهد که قدمت برخی از آن‌ها بین چند میلیون تا دو میلیارد سال است که نشان دهنده ضربه‌های فراوان در سطح ماه است. علاوه بر این، شیشه‌هایی با محتوای غنی از پتاسیم، فسفر و عناصر خاکی نادر (KREEP) نیز کشف شد که احتمالاً از مرز واحدهای زمین‌شناسی P58/Em4 نشأت گرفته‌اند و اطلاعات مهمی درباره تاریخچه شیمیایی و تغییرات سطح ماه ارائه می‌دهند.

شواهد آب خورشیدی و فرآیندهای آب‌شناسی سطح ماه

یکی از دستاوردهای مهم مأموریت چانگ‌ئه-5 کشف آب ناشی از بادهای خورشیدی در سطح ماه بود. طبق بررسی‌های انجام شده، نمونه‌های خاک ماه بیش از 170 قسمت در میلیون آب دارند که این آب‌ها عمدتاً به دلیل برخورد بادهای خورشیدی با سطح ماه به وجود آمده‌اند. شیشه‌های برخوردی موجود در این نمونه‌ها بین 15 تا 25 قسمت در میلیون آب مولکولی داشتند و این نشان دهنده نقش مهم این شیشه‌ها در حفظ آب و تأثیر آن‌ها در چرخه آب سطح ماه است. یافته‌ها نشان دادند که شیشه‌های برخوردی می‌توانند تا 2000 قسمت در میلیون آب را نیز در خود نگه دارند که در نوع خود رکوردی بی‌نظیر به شمار می‌آید.

این آب‌های ناشی از بادهای خورشیدی، به دلیل سطح فوق‌العاده متخلخل شیشه‌های برخوردی، می‌توانند تا مدت زمان طولانی در سطح ماه حفظ شوند و به عنوان منبعی بالقوه برای تأمین آب در مأموریت‌های انسانی و سکونت در ماه مورد استفاده قرار گیرند. این یافته‌های جدید، دیدگاه‌های قبلی در مورد ماه را که آن را جرمی خشک و بدون آب می‌پنداشتند، به چالش کشیده و زمینه‌ساز تحقیقات بیشتری در این حوزه خواهد شد.

توضیح: شیشه برخوردی یا گلس ایمپکت (Impact Glass) به نوعی ماده شیشه‌ای گفته می‌شود که بر اثر برخورد شدید اجرام آسمانی مانند شهاب‌سنگ‌ها یا میکرو شهاب‌سنگ‌ها با سطح سیارات یا قمرها به وجود می‌آید. در این فرایند، انرژی ناشی از برخورد باعث می‌شود سنگ‌ها و مواد معدنی محلی به دمای بسیار بالایی برسند و به حالت مذاب درآیند. سپس این مواد به سرعت سرد شده و به شکل شیشه یا توده‌های شیشه‌ای سخت ظاهر می‌شوند.

در تحقیقات مربوط به ماه و مریخ، شیشه‌های برخوردی بسیار مورد توجه قرار دارند زیرا می‌توانند اطلاعات ارزشمندی درباره تاریخچه برخوردها، شرایط سطحی و حتی تغییرات اقلیمی و جوی این اجرام به ما ارائه دهند. همچنین، این شیشه‌ها می‌توانند عناصر و ترکیباتی مانند آب را در خود نگه دارند که از اهمیت زیادی برای بررسی احتمال وجود منابع آب و حتی حیات در این سیارات برخوردار است.

فعالیت‌های آتشفشانی و منشا بازالت‌های ماه در چانگ‌ئه-5

تحقیقات بر روی نمونه‌های بازالت مأموریت چانگ‌ئه-5 نشان داد که این بازالت‌ها از منبع گوشته‌ای حاوی پیروکسنیت و الیوین با فشارهای حدود (1.0 تا 1.3)×10³ مگاپاسکال و دمای حدود 1350 ± 50 درجه سانتی‌گراد به وجود آمده‌اند. یافته‌های جدید نشان می‌دهند که فعالیت‌های آتشفشانی ماه تا 2 میلیارد سال پیش ادامه داشته و این برخلاف باورهای قبلی است که تصور می‌شد ماه مدت‌هاست فعالیت‌های آتشفشانی خود را متوقف کرده است. همچنین، مطالعات جدید نشان می‌دهد که شواهدی از فوران‌های آتشفشانی در ماه تا 120 میلیون سال پیش وجود دارد که به طور کامل باعث بازنگری در شناخت ما از تاریخچه ماه می‌شود.

مأموریت تیان‌ون-1: بازنگری در تاریخچه آب و تغییرات اقلیمی مریخ

مأموریت تیان‌ون-1 که با استفاده از مریخ‌نورد “ژورونگ” (Zhurong) انجام شد، موفقیت بزرگی برای چین در کاوش سطح مریخ به شمار می‌رود. این مأموریت با بررسی‌های خود در منطقه “یوتوپیا پلانتیا” مریخ به کشف‌های بزرگی در زمینه تاریخچه اقلیمی و زمین‌شناختی این سیاره دست یافت. این مریخ‌نورد با استفاده از ابزارهای تصویربرداری چندطیفی، رادار کم‌فرکانس و سنسورهای محیطی، توانست ساختارهای زیرسطحی و روی سطح مریخ را با دقت بررسی کند و اطلاعات جدیدی درباره تغییرات اقلیمی و فرآیندهای آب‌شناسی مریخ به دست آورد.

بادهای مریخی و تغییرات اقلیمی سیاره سرخ

یکی از یافته‌های مهم مأموریت “تیان‌ون-1” شواهدی بود که نشان می‌داد سطح مریخ به شدت تحت تأثیر فعالیت‌های بادهای مریخی قرار گرفته است. بررسی‌های مریخ‌نورد ژورونگ نشان داد که بادهای مریخی در طول میلیون‌ها سال باعث ایجاد تغییرات گسترده‌ای در سطح این سیاره شده‌اند. لایه‌های شنی و نازکی که در سطح مریخ مشاهده می‌شوند نشان می‌دهند که این سیاره به دلیل برخورد بادهای شدید و تغییرات دمایی، فرسایش زیادی را تجربه کرده است. این لایه‌ها نه تنها بیانگر تغییرات اقلیمی گسترده در گذشته مریخ هستند، بلکه همچنین می‌توانند اطلاعاتی درباره چرخه‌های آب و یخ و نیز تحولات جوی این سیاره به ما بدهند.

ابزارهای تصویربرداری و رادار زیرسطحی ژورونگ توانستند ساختارهای پنهان زیر سطح مریخ را نیز آشکار کنند. داده‌های رادار نشان داد که لایه‌های زیرین مریخ تا عمق 10 متری در برخی نقاط از شن، سنگ و ذرات ریز تشکیل شده‌اند. وجود این لایه‌های ریزدانه‌ای به عنوان یکی از شواهد احتمالی از وجود آب یا یخ زیرسطحی تعبیر می‌شود. این ساختارها به ویژه در ناحیه یوتوپیا پلانتیا، که ژورونگ در آن مستقر است، نشان‌دهنده آب‌های یخ‌زده زیر سطح مریخ هستند که احتمالاً در دوره‌های مختلف اقلیمی به وجود آمده‌اند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که مریخ در گذشته اقلیمی متفاوت داشته و ممکن است که در دوره‌های مرطوب‌تری آب مایع در سطح آن جریان داشته باشد.

شواهد بیشتر از وجود آب زیر سطح مریخ

مطالعات و بررسی‌های ژورونگ در مریخ به کشف آثار احتمالی از آب زیر سطحی منجر شد. ژورونگ با بررسی تغییرات زمین‌شناسی مریخ در نزدیکی خط استوای این سیاره و با بهره‌گیری از داده‌های راداری و دوربین‌های پیشرفته، به شواهدی دست یافت که نشان می‌داد نواحی زیرسطحی مریخ ممکن است حاوی یخ مذاب باشند. این نواحی با عمق حدود 10 تا 15 متر از سطح مریخ، به عنوان ذخایر یخ زیر سطحی شناسایی شدند. این کشف به عنوان یکی از یافته‌های کلیدی در مأموریت ژورونگ به حساب می‌آید، چرا که می‌تواند امکان حیات گذشته یا حداقل وجود منابع آبی قابل استفاده برای مأموریت‌های انسانی آینده را تقویت کند.

سنگ‌های آتشفشانی و تحلیل ترکیبات شیمیایی مریخ

از دیگر دستاوردهای تیان‌ون-1، شناسایی سنگ‌های آتشفشانی در سطح مریخ و بررسی ترکیب شیمیایی آن‌ها بود. این سنگ‌ها از جنس بازالت بوده و نشان‌ هنده فعالیت‌های آتشفشانی در گذشته مریخ هستند. ترکیب شیمیایی این سنگ‌ها شامل عناصری مانند سیلیکون، آهن، منیزیم و آلومینیوم است. به کمک تحلیل‌های طیف‌سنجی، دانشمندان چین توانستند نشانه‌هایی از فرایندهای آتشفشانی در سطح مریخ را شناسایی کنند که می‌تواند درک ما از فعالیت‌های آتشفشانی مریخ را عمیق‌تر کند. این داده‌ها نشان می‌دهند که مریخ در دوره‌هایی از تاریخ خود فعالیت‌های آتشفشانی داشته و ممکن است این فعالیت‌ها تا چندین میلیون سال پیش نیز ادامه داشته باشند. وجود چنین سنگ‌هایی همچنین احتمال فعالیت‌های آب‌شناسی را در گذشته مریخ تقویت می‌کند و نشان می‌دهد که این سیاره در زمانی ممکن است شرایط مناسبی برای شکل‌گیری و حفظ آب در سطح خود داشته باشد.

ابزارهای تحلیل ترکیب خاک و سنگ‌ها

برای مطالعه دقیق ترکیب خاک و سنگ‌های مریخ، مریخ‌نورد ژورونگ از ابزارهای پیشرفته‌ای بهره می‌برد. طیف‌سنجی چندطیفی و اشعه ایکس ژورونگ به ویژه در بررسی شیمیایی خاک‌های سطح مریخ بسیار کارآمد بوده‌اند. داده‌های به دست آمده نشان می‌دهد که خاک مریخ به طور عمده از اکسیدهای فلزی و سیلیکات‌ها تشکیل شده و دارای شباهت‌هایی با خاک‌های بازالتی زمین است. این مشابهت در ترکیب خاک به احتمال زیاد نشان دهنده شباهت‌هایی در فعالیت‌های زمین‌شناسی بین مریخ و زمین است. این تحلیل‌ها همچنین نشان دادند که در برخی مناطق خاص، خاک مریخ حاوی مقدار قابل توجهی گوگرد، کلر و کلسیم است که ممکن است در اثر تأثیرات جوی و فرایندهای تبخیری در گذشته مریخ ایجاد شده باشد.

تأثیرات مأموریت‌های فضایی چین بر پژوهش‌های علمی و اکتشافات آینده

مأموریت‌های چانگ‌ئه و تیان‌ون نقش بسیار مهمی در افزایش دانش بشری از ماه و مریخ داشته‌اند. مأموریت چانگ‌ئه-4 با نخستین فرود موفقیت‌آمیز بر سمت پنهان ماه، داده‌های جدید و کم‌نظیری از ترکیب خاک و تاریخچه حرارتی ماه به ما ارائه داد. مأموریت چانگ‌ئه-5 نیز با بازگرداندن نمونه‌های خاک ماه، باعث شد که تاریخچه فعالیت‌های آتشفشانی ماه و فرایندهای برخوردی آن بهتر شناخته شود. این نمونه‌ها اطلاعات مهمی درباره تأثیرات بادهای خورشیدی بر ماه و وجود آب در سطح این قمر به ما دادند.

از سوی دیگر، مأموریت تیان‌ون-1 با فرود موفقیت‌آمیز در سطح مریخ و بررسی تغییرات جوی و ویژگی‌های سطحی این سیاره، به دانشمندان امکان داد تا از تاریخچه اقلیمی مریخ و احتمال وجود آب زیر سطحی آن آگاهی بیشتری کسب کنند. شواهدی که ژورونگ به دست آورده، می‌تواند در مأموریت‌های آینده به مریخ و حتی اکتشافات انسانی در این سیاره کمک بزرگی باشد.

چین با دستیابی به این موفقیت‌های علمی و فضایی نشان داد که این کشور می‌تواند در حوزه اکتشافات فضایی پیشرو باشد و به عنوان یک بازیگر بزرگ در عرصه فضایی جهان مطرح شود. این دستاوردها نه تنها دانشمندان را در درک بهتر از ماه و مریخ یاری کرده‌اند، بلکه می‌توانند زمینه‌ساز ایجاد همکاری‌های بین‌المللی در پروژه‌های بزرگتر فضایی باشند.

این مأموریت‌ها با اثبات توانمندی‌های علمی و فناورانه چین، همچنین باعث ارتقاء جایگاه این کشور در میان کشورهای فعال در حوزه فضایی و دست‌یابی به افق‌های جدید در علم اکتشافات فضایی شده‌اند.