همه چیز در مورد ماموریت کشف حیات در مریخ

نخستین ماموریت، «مدارگرد ردیاب گاز»(Trace Gas Orbiter) نام داشت که در سال ۲۰۱۶ به مریخ پرتاب شد. ماموریت دوم، مریخ‌نورد «روزالیند فرانکلین»(Rosalind Franklin) است که با تأخیر طولانی روبرو شده و در اکتبر ۲۰۲۸ برای حفاری عمیق‌تر سطح مریخ به سیاره سرخ پرتاب خواهد شد تا به جستجوی شواهدی از زندگی گذشته در آن بپردازد.روزالیند فرانکلین، نخستین مریخ‌نورد اروپا خواهد بود. به گفته آژانس فضایی اروپا، روزالیند فرانکلین مجهز به مته‌ای است که می‌تواند تا عمق حدود دو متر را در زمین حفر کند. مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین با انجام دادن این کار می‌تواند به جستجوی نشانگرهای زیستی و شواهد شیمیایی حیات مانند مولکول‌های آلی پیچیده بپردازد که سه تا چهار میلیارد سال مدفون بوده‌اند و هنگامی که مریخ گرم‌تر و مرطوب‌تر بود، در برابر تشعشعات محافظت شده‌اند.

مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین چه زمانی پرتاب می‌شود؟
براساس گزارش آژانس فضایی اروپا، مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین قرار است در سال ۲۰۲۸ پرتاب شود و هدف آن فرود آمدن روی سیاره سرخ در سال ۲۰۳۰ خواهد بود.پرتاب این مریخ‌نورد چندین بار به تعویق افتاده است. پرتاب آن در ابتدا برای سال ۲۰۱۸ برنامه‌ریزی شده بود اما مراحل اولیه توسعه این ماموریت با مشکلات فنی روبه‌رو شد. یک شکست مهم، آسیب دیدن «سطح‌نشین ای‌دی‌ام اسکیاپارلی»(Schiaparelli EDM) بود. این سطح‌نشین که به عنوان یک نمونه اولیه برای آزمایش نحوه فرود روزالیند فرانکلین روی سطح مریخ طراحی شده بود، در سال ۲۰۱۶ با مدارگرد ردیاب گاز به سیاره سرخ سفر کرد. ای‌دی‌ام اسکیاپارلی یک بار در مدار مریخ مستقر شد اما سقوط کرد.

همه‌گیری کووید-۱۹ به بروز تاخیر دیگری در پرتاب منجر شد و پس از آن، نیمه دوم سال ۲۰۲۲ مد نظر قرار گرفت. برنامه اگزومارس، یک ابتکار مشترک بین آژانس فضایی اروپا و «آژانس فضایی روسیه»(Roscosmos) بود. این مریخ‌نورد قرار بود بر فراز یک موشک روسی «پروتون»(Proton) پرتاب شود و توسط یک پلتفرم فرود روسی به نام «کازاچوک»(Kazachok) روی سطح مریخ فرود بیاید که تصویربرداری و بررسی علوم آب و هوایی را نیز بر عهده داشت.

با وجود این، پس از حمله روسیه به اوکراین، تحریم‌های بین‌المللی بعدی باعث شد که آژانس فضایی اروپا توافق‌نامه همکاری با آژانس فضایی روسیه را در ژوئیه ۲۰۲۲ و تنها چند ماه پیش از پرتاب منحل کند. در دسترس نبودن موشک پرتاب‌گر و پلتفرم فرود روسیه، به بروز یک تاخیر جدید و طولانی منجر شده است.

روزالیند فرانکلین که بود؟
مریخ‌نورد ماموریت اگزومارس، به افتخار روزالیند فرانکلین، شیمیدان بریتانیایی و بلورنگار پرتو ایکس نامگذاری شده است که اکتشافات دگرگون‌کننده زیادی را در مورد موضوعاتی مانند ساختار مولکولی DNA، آران‌ای و ویروس‌ها انجام داد و اگر در سال ۱۹۵۸ از دنیا نمی‌رفت، ممکن بود جایزه نوبل را برای پژوهش‌های خود دریافت کند.

مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین چگونه روی مریخ فرود می‌آید؟
مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین کمی متفاوت از مریخ‌نوردهای «کنجکاوی»(Curiosity) و «استقامت»(Perseverance) ناسا است. روزالیند فرانکلین در ماژول حامل خود به مریخ خواهد رسید. با نزدیک شدن به مریخ، ماژول فرود جدا می‌شود و سقوط می‌کند که طی این روند توسط سپر حرارتی محافظت می‌شود. سطح‌نشین ای‌دی‌ام اسکیاپارلی پیش از نابود شدن، به دمای ۱۵۰۰ درجه سلسیوس رسید.

امید است که چنین سرنوشتی برای مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین رخ ندهد. چتر نجات‌ها برای کند کردن سرعت ماژول فرود هنگام سقوط مستقر خواهند شد. سپر حرارتی و چتر نجات در ارتفاع حدود هفت کیلومتری از سطح جدا می‌شوند. در این نقطه، پیشرانه‌ها مسئولیت بیشتر سفر باقی‌مانده را تا زمانی که مریخ‌نورد تنها یک متر بالاتر از سطح قرار بگیرد، به عهده خواهند داشت. در آن نقطه، موتورها خاموش می‌شوند و پلتفرم فرود بقیه مسیر را پیش می‌برد. ایربگ‌ها خالی می‌شوند و پس از بررسی‌ سیستم‌های گوناگون، روزالیند فرانکلین برای استقرار روی سطح مریخ آماده می‌شود.

مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین کجا فرود خواهد آمد؟
محل فرود مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین که «اکسیا پلانوم»(Oxia Planum) در نظر گرفته شده است، در سال ۲۰۱۸ انتخاب شد. این محل در نزدیکی خط استوای مریخ قرار دارد و دارای دشت بزرگی است که زمانی در آب غوطه‌ور بوده و توسط رودخانه‌های زیادی تغذیه می‌شده که امروزه می‌توان آنها را به صورت کانال‌هایی با مساحت ۲۱۲ هزار کیلومتر مربع مشاهده کرد.

دشت‌ها خانه ذخایر غنی از رس هستند که مدت‌ها پیش در آب شکل گرفته‌اند و «رخنمون‌های»(Outcrop) بسیاری وجود دارند که مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین قادر به مطالعه لایه‌های عمیق‌تر و قدیمی‌ آنها است. پس از تغییر آب و هوای مریخ در بیش از سه میلیارد سال پیش، یک دوره آتشفشانی، اکسیا پلانوم را با گدازه غرق کرد و امروزه هنوز هم بسیاری از سنگ‌های بازالت وجود دارند که از رسوبات رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و دریاها در برابر تشعشعات مضر فضا محافظت می‌کنند.

مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین که با انرژی خورشیدی کار می‌کند، با این خطر روبه‌رو است که گرد و غبار روی پنل‌های خورشیدی آن انباشته شود، انرژی دریافتی آن را کاهش دهد و طول عمر آن را محدود کند. به منظور کاهش این خطر، مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین در فصل بهار در اکسیا پلانوم فرود خواهد آمد. زمان فرود، خارج از فصل طوفان گرد و غبار در سیاره سرخ است و بدین ترتیب، خطر برای مریخ‌نورد حداقل در مراحل اولیه ماموریت محدود خواهد بود. آژانس فضایی اروپا از ناسا خواسته است که ژنراتورهای حرارتی رادیوایزوتوپ هسته‌ای را برای تامین انرژی به آن اضافه کند تا از سرد شدن بیش از اندازه مدار و تجهیزات مریخ‌نورد در طول شب‌های سرد مریخ جلوگیری شود.

مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین به دنبال چه چیزی خواهد بود؟
اکسیا پلانوم با توجه به تاریخچه و زمین‌شناسی خود، مکان مناسبی برای جستجوی نشانگرهای شیمیایی حفظ شده و حتی میکروفسیل‌هایی با قدمت میلیاردها سال است. نشانگرهای زیستی، ترکیبات آلی هستند که توسط زندگی به آن صورت که ما می‌شناسیم، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از میان این ترکیبات می‌توان به لیپیدهایی مانند اسیدهای چرب و همچنین آمینواسیدها و نوکلئیک اسیدها اشاره کرد.

مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین تا عمق دو متر را حفاری می‌کند تا نمونه‌هایی را برای تجزیه و تحلیل در آزمایشگاه پیچیده خود به دست بیاورد. هیچ نمونه‌ای برای بازگشت به زمین وجود نخواهد داشت. این آزمایشگاه قادر خواهد بود تا مواد معدنی و ترکیبات آلی موجود در نمونه‌ها را شناسایی کند و تصویری را از شرایط اکسیا پلانوم در مدت‌ها پیش ارائه دهد و به این پرسش پاسخ دهد که آیا این مکان هرگز برای زندگی مناسب بوده است یا خیر.

مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین چه تجهیزاتی دارد؟
مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین به ۹ نمونه تجهیزات علمی مجهز است. در بالای دکل مریخ‌نورد، دوربین پانوراما موسوم به «پن‌کم»(PanCam) قرار دارد که توسط دانشمندان «آزمایشگاه علوم فضایی مولارد»(MSSL) در «کالج دانشگاهی لندن»(UCL) ساخته شده است. پن‌کم، عکس‌های زیبایی را از زمین مریخ خواهد گرفت. «تصویرگر کلوزآپ»(CLUPI)، تصاویر کلوزآپ با وضوح بالا را از اهداف زمین‌شناسی جالب خواهد گرفت. طیف‌سنج فروسرخ «MicrOmega» که یک طیف‌سنج تصویربرداری مرئی و فروسرخ است، کانی‌شناسی مریخ را مطالعه خواهد کرد و به شناسایی مواد معدنی تشکیل‌شده در آب خواهد پرداخت که می‌تواند به دانشمندان درباره تاریخچه اکسیا پلانوم بگوید.

«تحلیل‌گر مولکول آلی مریخ»(MOMA) که توسط دانشمندان «مرکز پرواز فضایی گادرد»(GSFC) ناسا ساخته شده است، در جستجوی نشانگرهای زیستی، به دنبال شواهد شیمیایی از حیات تاریخی در مریخ خواهد بود. این دستگاه توسط «طیف‌سنج لیزری رامان»(RLS) پشتیبانی می‌شود که قادر به شناسایی رنگدانه‌های آلی و کانی‌شناسی خواهد بود.

بسیاری از کارهای روزالیند فرانکلین در زیر سطح انجام خواهند شد زیرا این مریخ‌نورد به مته‌ای مجهز است که می‌تواند عمق دو متری را حفر کند و نمونه‌ها را بیرون بیاورد. درون مته، «تصویرگر چندطیفی مریخ برای مطالعات زیرسطحی»(Ma-MISS) تعبیه شده است که مستقیما به کانی‌شناسی و ارزیابی تشکیلات سنگی زیر سطح می‌پردازد. آشکارساز «آدرون»(Adron) که ساخت روسیه است، به دنبال آب زیرسطحی خواهد بود. همچنین، یک رادار نفوذ به زمین موسوم به «ویزدوم»(WISDOM) به شناسایی مناطقی کمک خواهد کرد که مریخ‌نورد می‌تواند در آنها حفاری کند.

موقعیت کنونی مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین
مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین در حال حاضر در یک اتاق فوق تمیز نگهداری می‌شود و مهندسان سعی دارند بفهمند چگونه باید مریخ‌نورد را از فرودگر روسی که دیگر قابل استفاده نیست، جدا کنند. همان طور که مریخ‌نورد در انبار قرار دارد، آزمایش‌هایی روی دوقلوی روزالیند فرانکلین انجام می‌شود. این دوقلو، یک مریخ‌نورد به نام «آمالیا»(Amalia) است که به عنوان یک مدل آزمایشی مهندسی روی زمین باقی خواهد ماند.کشورهای اروپایی، ۳۶۰ میلیون یورو برای زنده نگه داشتن این ماموریت پرداخت خواهند کرد و ناسا پس از درخواست ۳۰ میلیون دلار بودجه از کنگره آمریکا برای حمایت از این مأموریت، موافقت کرده است که با ارائه یک وسیله پرتاب جدید یا یک فرودگر جدید، به آن کمک کند.

مدارگرد ردیاب گاز و سطح‌نشین ای‌دی‌ام اسکیاپارلی
هدف مدارگرد ردیاب گاز، جستجوی عناصر کمتر فراوان جو مریخ است. بیشتر جو مریخ از دی‌اکسید کربن تشکیل شده است اما غلظت مولکول‌های دیگر به خوبی شناخته‌شده نیست. به عنوان مثال، متان که نشانه‌ای از فعالیت بیولوژیکی یا زمین‌شناسی به شمار می‌رود، در غلظت‌های متفاوتی توسط تلسکوپ‌های زمینی گوناگون اندازه‌گیری شده است. مریخ‌نورد کنجکاوی، اندازه‌گیری‌های مکرری از متان را روی سطح مریخ انجام داده است اما یک نمای جهانی از مریخ می‌تواند اطلاعات بهتری را در مورد منبع یا منابع متان ارائه دهد.

آژانس فضایی اروپا اظهار داشت: از آنجا که متان در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی عمر کوتاهی دارد، وجود آن به معنای وجود منبع فعال و کنونی متان است. هنوز مشخص نیست که ماهیت آن منبع، بیولوژیکی است یا شیمیایی. ارگانیسم‌های روی زمین با هضم مواد مغذی، متان را منتشر می‌کنند. سایر فرآیندهای صرفا زمین‌شناسی مانند اکسیداسیون برخی از مواد معدنی نیز به انتشار متان می‌پردازند.

مدارگرد ردیاب گاز و سطح‌نشین ای‌دی‌ام اسکیاپارلی در ۱۴ مارس ۲۰۱۶، به همراه هم بر فراز یک موشک پروتون از «پایگاه فضایی بایکونور»(Baikonur Cosmodrome) قزاقستان پرتاب شدند. مدارگرد ردیاب گاز در ۱۹ اکتبر ۲۰۱۶ با موفقیت وارد مدار مریخ شد اما تلاش برای فرود اسکیاپارلی در همان روز شکست خورد. دو روز پس از این شکست، مدارگرد شناسایی مریخ ناسا از محل سقوط اسکیاپارلی عکس گرفت و تصاویر بیشتر طی چند هفته ارسال شدند. در سال ۲۰۱۷، تحقیقات آژانس فضایی اروپا نشان داد که بروز یک نقص در داده‌ها باعث سقوط اسکیاپارلی شده است.

در همین حال، مدارگرد ردیاب گاز در مداری بسیار بیضی شکل در مریخ قرار گرفت که تکمیل آن چهار روز زمینی طول کشید. این مدارگرد برای انجام دادن مأموریت علمی اصلی خود، در ارتفاعی نزدیک به ۴۰۰ کیلومتر فرود آمد و دو ساعت گردش داشت. کنترل‌کننده‌های مأموریت از سال ۲۰۱۷، یک مجموعه از مانورهای کنترل‌شده را در لبه جو مریخ انجام دادند. این روش موسوم به «ترمز اتمسفری» یا «مهار جوّی»(Aerobraking) توسط چندین ماموریت دیگر مریخ و همچنین ماموریت «ونوس اکسپرس»(Venus Express) اروپا انجام شده است. این مدارگرد، ترمز هوایی خود را در فوریه ۲۰۱۸ به پایان رساند و نخستین تصویر خود را از «دهانه کارالیوف»(Korolev Crater) در آوریل همان سال ارسال کرد. اکنون که مدارگرد ردیاب گاز در مدار اصلی نقشه‌برداری خود قرار دارد، انتظار می‌رود که نتایج علمی بیشتری به دست آید.

مدارگرد ردیاب گاز، چهار وسیله اصلی دارد که به شرح زیر هستند.
«نوماد»(NOMAD). بسته‌ای شامل سه طیف‌سنج (دو طیف فروسرخ و یک طیف ماوراءبنفش) برای شناسایی متان و سایر بخش‌های جو. برخی از عناصر با نگاه کردن به جو هنگام تابش خورشید در پشت آن پیدا می‌شوند و برخی دیگر با مشاهدات مستقیم نور بازتاب‌شده مورد بررسی قرار می‌گیرند.
«ACS» شامل سه وسیله بررسی فروسرخ که اطلاعاتی را در مورد شیمی و ساختار جو مریخ ارائه می‌دهند.
«سیستم تصویربرداری رنگی و استریو از سطح»(CaSSIS). این سیستم، تصاویری با وضوح بالا از سطح مریخ ارائه می‌دهد که پیش‌زمینه‌ای را در مورد زمین‌شناسی و منابع احتمالی گازهای یافت‌شده توسط نوماد و ACS فراهم می‌کند.
«ردیاب نوترون اپی‌ترمال با وضوح خوب»(FREND) که رسوبات بالقوه یخ آب را با جستجوی هیدروژن روی سطح تا عمق یک متری بررسی می‌کند.

انتظار می رود که مدارگرد ردیاب گاز علاوه بر ماموریت علمی خود، به عنوان یک وسیله ارتباطی برای مریخ‌نورد ماموریت اگزومارس هنگام رسیدن به سطح مریخ عمل کند. همچنین، مدارگرد ردیاب گاز قرار بود ارتباطاتی را از سطح‌نشین شکست‌خورده ای‌دی‌ام اسکیاپارلی به زمین ارسال کند اما آن بخش از ماموریت هرگز محقق نشد.

اکتشافات مدارگرد ردیاب گاز
مدارگرد ردیاب گاز هنوز به طور فعال در حال جمع‌آوری اطلاعات بر فراز سیاره سرخ است. این مدارگرد نه تنها به عنوان وسیله ارتباطی برای مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین عمل خواهد کرد و داده‌های آن را به زمین خواهد فرستاد، بلکه جو مریخ را نیز به طور فعال مورد بررسی قرار خواهد داد.

همان طور که از نام ماموریت پیداست، هدف آن ترسیم وجود گازهای ردیابی‌شده در جو مریخ است؛ یعنی گازهایی که کم هستند اما می‌توانند فرآیندهای زمین‌شناسی، جوی یا حتی بیولوژیکی جالبی را روی مریخ در گذشته یا حال نشان دهند. به عنوان مثال، متان در سال‌های اخیر به دلیل توده‌های غیرعادی گاز که توسط ماموریت «مارس اکسپرس»(Mars Express)، مدارگرد ردیاب گاز و مریخ‌نورد کنجکاوی شناسایی شده‌اند، مورد توجه قرار گرفته است. وجود متان در مریخ می‌تواند منشأ زمین‌شناسی یا بیولوژیکی داشته باشد.

مدارگرد ردیاب گاز تاکنون با کشف کلرید هیدروژن در جو، چرخه احتمالی کلر در مریخ را شناسایی کرده است. کلرید هیدروژن ممکن است در تعامل بین سطح و جو در طول طوفان‌های گرد و غبار ایجاد شود زیرا باد، نمک‌هایی مانند کلرید سدیم را وارد جو می‌کند و در آنجا با بخار آب واکنش نشان می‌دهد. این امر باعث آزاد شدن کلر می‌شود که سپس با سایر مولکول‌های حامل هیدروژن واکنش نشان داده و کلرید هیدروژن را تشکیل می‌دهد.
مدارگرد ردیاب گاز، از دست دادن آب را نیز ردیابی می‌کند زیرا اتم‌های هیدروژن و اکسیژن که اجزای تشکیل‌دهنده آب هستند، از جو فرار می‌کنند. این سرعت فرار به دانشمندان می‌گوید که مریخ میلیاردها سال پیش که بسیار گرم‌تر بود و جو غلیظ‌تری داشت، چه مقدار آب داشته است.