ابزاری برای مطالعه‌ی آب‌فشان‌های انسلادوس
مجله علمی ایلیاد - دانشمندان و مهندسین ناسا قرار است ابزاری موجی یا رادیوییِ زیرمیلی‌متری را برای مطالعه‌ی ترکیب‌بندی بخار آبِ چشمه‌های آب گرم و ذرات یخی قطب‌جنوب قمر کوچک زحل به‌نام انسلادوس بسازند.
این گروه در مرکز پرواز هوایی گودارد ناسا در گرین بلت ماریلند، اخیرأ حمایت‌های کافی را دریافت کرده تا با استفاده از تکنولوژی‌های زیرمیلی‌متری بتواند ابزار مطالعه‌ی مبانی حیات در انسلادوس یا «SELFI» را طراحی کند. این ابزار حسگر از راه دور، پیشرفت قابل توجهی را نسبت به دستگاه‌های طول موج زیرمیلی‌متری SELFI نشان می‌دهد.
SELFI، برای اندازه‌گیری اثرات مواد شیمیایی در آب‌فشان‌های بخار آب و ذرات یخ طراحی شده است؛ این آب‌فشان‌ها از شکاف‌های موجود در سطح انسلادوس، به‌عنوان ششمین قمر بزرگ زحل بیرون می‌آیند و مجموعأ نوار ببر نامیده می‌شوند. دانشمندان با مطالعه‌ی این آب‌فشان‌های معتقدند که می‌توانند ترکیب‌بندی اقیانوسی که در زیر پوسته‌ی یخی این قمر قرار دارد و پتانسیل آن برای حیات فرازمینی را استخراج کنند.
انسلادوس تعجب دانشمندان را برانگیخته، زیرا در مأموریت اخیر کاسینی مشخص شد که آب‌فشان‌ها حاوی ذرات کوچک، بخار آب، دی‌اکسیدکربن، متان و گازهای دیگر تقریبأ در ۱۰۰ منطقه از سطح این قمر وجود دارند. اگرچه دانشمندان در ابتدا تصور می‌کردند که انسلادوس منجمد شده، داده‌های کاسینی انحراف کوچکی را در مدار این قمر کشف کرد که نشان می‌دهد اقیانوسی سراسری در زیر یخ سطح آن قرار دارد. نیروهای جزر و مدی زحل به‌نظر انسلادوس را به طرف خود می‌کِشند و یا به بیرون هل می‌دهند و گرمای لازم برای نگهداری آب مایع و ترک خوردن پوسته یخی را فراهم می‌کنند.
سئوالی که دانشمندان در نهایت به دنبال پاسخ آن می‌گردند، این است که آیا حیات در انسلادوس یا جهان‌های یخی دیگر در خارج از منظومه‌ی شمسی وجود دارد؟ در کف اقیانوس‌های زمین، تهویه‌های هیدروترمال همچنان با حیات رشد می‌کنند. آیا انسلادوس در کف اقیانوسش دارای تهویه‌های هیدروترمال گرم است که از حیات پشتیبانی می‌کنند؟
دکتر «مِین چین» از نویسندگان این مقاله گفت: «طول‌موج‌های زیرمیلی‌متری که در دامنه‌ی رادیویی با فرکانس خیلی بالا هستند، به ما کمک می‌کنند مقدار انواع متفاوتی از مولکول‌ها را در گاز سرد اندازه بگیریم. می‌توانیم تمام آب‌فشان‌ها را اسکن کرده تا ببینیم که چه چیزی از انسلادوس خارج می‌شود. بخار آب و مولکول‌های دیگر می‌توانند شیمی اقیانوس را نشان دهند و فضاپیمایی را در بهترین مسیر پرواز درون این آب‌فشان‌ها هدایت کنند تا اندازه‌گیری‌های مستقیمی داشته باشند.»
همچون تنظیم ایستگاه رادیویی
چین افزود: «طیف‌سنج زیر میلی‌متریِ حساس به این طول‌موج‌ها همانند تنظیم ایستگاه رادیویی با شناسه‌ی مولکولی خاص است. مولکول‌هایی مثل آب و مونوکسیدکربن، همانند ایستگاه‌های رادیویی کوچکی هستند که در فرکانس‌های خیلی خاصی منتشر می‌شوند و می‌گویند: «سلام، من آب هستم، من مونوکسیدکربن هستم.» «پائول راکت»، مهندس گودارد گفت: «خطوط طیفی به حدی متمایز هستند که می‌توانیم مواد شیمیایی را بدون هیچ ابهامی شناسایی کنیم.»
طیف‌سنج‌ها که در علوم فضا در تمام باندهای فرکانس یا تمام طول موج‌ها به‌کار می‌روند، می‌توانند ترکیب‌بندی شیمیایی گازها و جامدات در سیارات، ستارگان، دنباله‌دارها و اجرام دیگر را اندازه‌گیری کنند و اطلاعات بیشتری در مورد خواص فیزیکی این ترکیبات به دانشمندان ارائه دهند. تبدیل به باند زیرمیلی‌متری خاصی کاری نسبتأ جدید است، زیرا در ساخت ابزار حساسِ زیرمیلی‌متری پیچیدگی‌هایی وجود دارد.
با بودجه‌ی تحقیق و توسعه ناسا، چین و همکارانش قصد دارند حساسیت این ابزار را با تقویت‌کننده‌ای بالا ببرند تا سیگنال را در ناحیه‌ای با فرکانس ۵۵۷ هرتز، قوی‌ترین سیگنال در آب، تقویت کنند. این امر توانایی ابزار را برای اندازه‌گیری حتی مقادیر کوچکی از آب و اثرات گازهای دیگر، حتی در دماهای سرد، ثابت می‌کند. همچنین توانایی جستجوی کل سیستم تهویه‌ی سطحی در انسلادوس را نشان می‌دهد.
این گروه همچنین قصد دارد سیستم پردازش داده با فرکانس رادیویی منعطف و کارآمد «RF» و طیف‌سنج دیجیتالی پیچیده برای سیگنال RF بسازد. طیف‌سنج دیجیتالی از مدار قابل برنامه‌ریزیِ پرسرعت برای تبدیل RF به سیگنال‌های دیجیتالی استفاده می‌کند که برای اندازه‌گیری مقادیر گاز، دما و سرعت آب‌فشان‌ها می‌توان این سیگنال‌ها را تجزیه و تحلیل کرد.
به دلیل این پیشرفت‌ها، SELFI می‌تواند ۱۳ گونه‌ی مولکولی را شناسایی و تجزیه و تحلیل کند، از جمله آب در اشکال ایزوتروپی مختلف و همچنین متانول، آمونیاک، ازن، هیدروژن پروکسید، دی‌اکسیدگوگرد و سدیم کلرید. چین تأکید کرد که گروهش می‌تواند این ابزار را برای مأموریت‌های آتی ارتقا دهد و افزود: «SELFI واقعأ جدید است و یکی از بلند پروازانه‌ترین ابزار زیرمیلی‌متری است که تاکنون ساخته شده است.»
نوشته: لین جنر
ترجمه: سحر الله‌وردی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: سحر الله‌وردی - مجله علمی ایلیاد