از سطحی خشک و بی‌جان، تا احتمال وجود حیات در سیاره‌ی عطارد

مجله علمی ایلیاد - برای اکثر علاقه‌مندان به نجوم، شاید سیاره‌ی عطارد جرم چندان جذابی محسوب نشود. از یک سو محیط خشک و داغ این سیاره که به نظر نمی‌رسد هیچ فعالیتی روی سطح آن صورت ‌گیرد و از سوی دیگر شرایط دشوار و سخت رصدش، عطارد را به یک جرم نه‌چندان محبوب سماوی تبدیل کرده است.

شاید همین موضوع، جدا از مسائل فنی که سفر به سوی این سیاره را چالش برانگیز می‌کنند، دلیلی است که تا لحظه‌ی نوشتن این مطلب، فقط دو ماموریت، به غیر از ماموریت «بپی‌کلومبو» که هم‌اکنون در راه این سیاره است و چند سال دیگر به مقصد می‌رسد، به سوی عطارد روانه شده‌اند. در نتیجه ما اطلاعات کمی از این سیاره در دسترس داریم؛ هر چند که تاریخچه‌ی اولین رصد این سیاره به ۱،۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح و در متون بابلی‌‌ها برمی‌گردد.

در این مطلب قصد داریم شما را کمی بیشتر با محیط عطارد، نزدیک‌ترین سیاره به خورشید، آشنا کنیم. به این پرسش که اگر انسان روزی به تکنولوژی دست پیدا کند که بتواند از گرمای طاقت فرسای این سیاره جان سالم بدر ببرد، چه منظره‌ای خواهد دید، پاسخ دهیم و همچنین احتمال وجود حیات میکروبی بر روی این سیاره، چه در گذشته و چه حال را بررسی کنیم.

 

در نگاه اول به تصاویر تلسکوپی، شاید تشخیص سیاره‌ی عطارد از ماه کمی دشوار به نظر برسد. وجود جوی بسیار رقیق و نازک، عمدتاً از جنس اکسیژن، سدیم، هلیوم و دیگر گازها، سطح این سیاره را در مقابل سنگ‌های سرگردان منظومه‌‌ی‌شمسی بی‌پناه کرده است. در نتیجه سطح این سیاره، درست همانند ماه، پُر است از هزاران دهانه‌ی برخوردی بزرگ و کوچک. سطح این سیاره همچنین پوشیده از کوه‌ها و صخره‌های ریز درشتی است که در اوایل عمر این سیاره به دلیل فعالیت آتش‌فشانی، به‌وجود آمده‌اند. شباهت دیگر این سیاره با قمر زمین، در اندازه است. قطر عطارد فقط ۴،۸۷۶ کیلومتر است و این در حالیست که قطر ماه ۳،۴۷۴ کیلومتر است. پس عطارد کوچک‌ترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی هم محسوب می‌شود.

در کنار کوچک‌ترین و نزدیک‌ترین سیاره به خورشید در منظومه‌ی شمسی،‌ عطارد لقب سریع‌ترین سیاره‌ی این منظومه را نیز به دوش می‌کشد. سرعت متوسط این سیاره در مدارش به دور خورشید ۱۷۰،۵۰۳ کیلومتر بر ساعت است. همین موضوع سبب می‌شود تا یک‌بار گردش این سیاره به‌ دور خورشید، فقط ۸۸ روز زمینی به‌طول بی‌انجامد. از سوی دیگر چرخش این سیاره به دور محور چرخش خودش کُند است؛ هر شبانه‌روز عطارد، ۵۹ روز زمینی طول می‌کشد. در نتیجه سیاره‌ی عطارد هربار، شبانه‌روز طولانی را تجربه می‌کند.

جنس پوسته‌ی عطارد از سیلیکات است. در زیر این پوسته، گوشته‌ای صخره‌ای وجود دارد که احتمالاً در اوایل عمر این سیاره، منبع فوران‌‌های آتش‌فشانی بوده است. هم‌چنین در مرکز سیاره‌ی‌ عطارد، هسته‌ای عظیم، عمدتاً از جنس آهن قرار دارد که ۷۵ تا ۸۵ درصد از حجم کل سیاره را تشکیل داده است. همین هسته‌ی غول‌پیکر، مسئول چگالی بالا ‌و هم‌چنین میدان مغناطیسی عطارد است.

همان‌طور که اشاره شد، عطارد تقریباً فاقد جو است؛ به‌عبارت دیگر، اتمسفر عطارد آن‌قدر ناچیز است که به راحتی می‌توانیم این سیاره را فاقد اتمسفر در نظر بگیریم. یکی از دلایل این امر، گرانش اندک این سیاره معادل ۳۸ درصد گرانش زمین، است. این گرانش اندک نمی‌تواند ذرات جو را دور سیاره حفظ کند و بادهای خورشیدی به راحتی ذرات سازنده‌ی اتمسفر را پراکنده می‌کنند.

به دلیل نزدیکی به خورشید، سطح این سیاره در سمت روز، ‌گرمای شدیدی را متحمل می‌شود. دمای این قسمت تا ۴۳۰ درجه‌ی سلسیوس افزایش می‌یابد. اما به دلیل نبود اتمسفر، گرمای قسمت روز، به سمت دیگر سیاره که پشت به خورشید است، منتقل نمی‌شود. پس عطارد شب‌های بسیار سردی را  نیز تجربه می‌کند که دمایش تا منفی ۱۸۰ درجه‌ی سلسیوس هم افت می‌کند. همین تفاوت زیاد دما در سمت روز و شب عطارد،‌ گزاره‌ی شدیدترین افت و خیز دما بین سیارات منظومه‌شمسی را نیز به این سیاره نسبت می‌دهد. در کنار اختلاف دمای شدید سیاره، نزدیکی عطارد به خورشید و نبود اتمسفر در اطرافش، باعث بی‌دفاع شدن این سیاره در مقابل تشعشعات خورشیدی می‌شود.

با در نظر گرفتن تمام اطلاعات موجود درباره‌ی شرایط عطارد،‌ این سیاره به هیچ‌وجه گزینه‌ی مناسبی برای سکونت انسان نیست. تمام داده‌های موجود از این سیاره گواه این است که زندگی انسان بر روی این سیاره،‌ اگر غیرممکن نباشد، بسیار سخت و دشوار خواهد بود. اما اگر با وجود تمام این دشواری‌ها، روزی صاحب تکنولوژی شویم که بتوانیم پا بر روی این سیاره بگذاریم، چه چیزی را در مقابل خود خواهیم دید؟

نقطه‌ی عطفی که می‌تواند پشتیبان حضور انسان بر روی عطارد باشد، وجود آب یخ‌زده در این سیاره است؛ در قطب شمال عطارد دهانه‌های برخوردی و گودال‌هایی وجود دارند که هیچ‌گاه رنگ نور خورشید را هم به خود ندیده‌اند و در تاریکی مطلق قرار دارند. در سال ۱۹۹۱، رصدگران متوجه شدند که نواحی اطراف قطب شمال عطارد قابلیت بازتاب نور زیادی دارد. با استفاده از این رصدها و داده‌های ماهواره‌ای، حالا ما می‌دانیم که عطارد هم  مانند مریخ، در قطب شمال خود از آب یخ‌زده بهره‌مند است. آبی که منبع آن احتمالاً دنباله‌دار یا سیارکی بوده که مدت‌ها قبل به سیاره برخورد کرده است.

نخست به‌نظر می‌رسد وجود همین آب‌های یخ‌زده،‌ می‌تواند امید خوبی باشد که روزی بشر در سطح عطارد، پایگاهی برای خود بنا کند. جایی که از نور مستقیم خورشید در امان باشد و بتواند از یخ‌های قطب شمال عطارد هم به‌عنوان منبعی مناسب برای بقا استفاده کند. اما همان‌طور که قبلاً گفته شد، در مناطقی که نور خورشید به آن‌جا نمی‌تابد، دما تا منفی ۱۸۰ درجه‌ی سلسیوس هم پایین می‌آید و این خود چالش بزرگی برای حضور ما است.

اگر با غلبه بر تمام این مشکلات بر روی سطح عطارد ایستاده باشید و به آسمان نگاه کنید،‌ هیچ ردی از آسمان آبی رنگ، ‌مانند آن‌چه که بر روی زمین می‌بینید، نخواهد بود؛ زیرا اتمسفری در کار نیست تا نور خورشید را پراکنده کند و طول موج آبی را از بقیه طول موج‌ها جدا کند. هم‌چنین از سطح عطارد، ‌اندازه‌ی خورشید به دلیل نزدیکی زیادش به سیاره، ۳ بار بزرگ‌تر از آن‌چیزی است که ما روی زمین شاهدش هستیم؛ درخشندگی خورشید نیز ۷ برابر بیشتر از درخشندگی آن در مقابل زمین است. پس اگر بر روی سطح این سیاره قدم می‌گذارید، به‌هیچ وجه نباید انتظار خورشیدی ملایم و آسمانی آبی رنگ داشته باشید.

یکی از نکات جالب این سیاره،‌ حرکت عجیب خورشید در آسمانش است. در طول یک روز عطارد، خورشید از شرق طلوع می‌کند و تا وسط آسمان به حرکتش ادامه می‌دهد. هنگامی که به میانه‌ی آسمان می‌رسد، اندکی مکث می‌کند و سپس مقداری به عقب برمی‌گردد؛ دوباره متوقف می‌شود و این بار حرکتش به سمت غرب را از سر می‌گیرد تا غروب کند. دلیل این حرکت عجیب،‌ تداخل چرخش وضعی و گردش مداری عطارد است.

با وجود همه‌ی این چالش‌ها و دشواری‌ها، هنوز دانشمندانی هستند که معتقدند شاید در مناطقی از عطارد، این سیاره‌ی بی‌رحم، بتوان پایگاه‌هایی برای حضور انسان بنا کرد. مثلاً در نزدیکی کلاهک‌های یخی قطب شمال و در حاشیه‌ی گودال‌ها!    

عطارد بیشترین تعداد گودال و دهانه‌های برخوردی را بین تمام اجرام منظومه‌شمسی دارا است. معروف‌ترین گودال عطارد،‌ «بستر کالوریس» است که قطر آن حدود یک‌ چهارم قطر کل سیاره را شامل می‌شود و با گدازه پُر شده است. گمان می‌شود این گودال عظیم، حاصل برخورد یک سیارک بزرگ بوده‌ است. برخوردی بسیار شدید که اخترشناسان برای دهه‌ها، حتی سطوح ناهموار سوی دیگر سیاره‌ را هم به موج‌ضربه‌های حاصل از آن نسبت می‌دادند. اما مطالعاتی که در سال جاری توسط محققان موسسه‌ی علوم سیاره‌ای بر روی داده‌‌های ارسالی از فضاپیمای مسنجر درباره‌ی این نواحی ناهموار صورت گرفته، حقایق متفاوت و شگفت‌انگیزی را درباره‌ی سیاره عطارد برملا می‌کند.

به نظر می‌رسد شکستگی‌ها، پستی‌ها بلندی‌های این مناطق، حاصل تبدیل تدریجی مواد فرار زیر سطح عطارد به گاز باشد. مواد فرار، عناصر و ترکیباتی هستند که به راحتی و با کوچک‌ترین افزایش دما از حالت جامد یا مایع به گاز تبدیل می‌شوند. این مواد فرار، که شامل آب هم هستند، برای تشکیل و بقای حیات بر روی زمین، ضروری تلقی می‌شوند. تبدیل مقدار زیادی از این مواد به گاز و ترک کردن سیاره، می‌تواند چنین ناهمواری‌هایی را به‌وجود آورد.

موج‌ضربه‌ی حاصل از یک برخورد شدید سیارکی، باعث ایجاد زلزله‌هایی می‌شود که می‌توانند کوه‌ها را هم ویران کنند. پس از این زلزله و تخریب کوه‌‌ها و دشت‌ها، باقی‌مانده و بقایای حاصل از خرابی باید قابل مشاهده باشد. اما شرایط در عطارد متفاوت است؛ هیچ اثری از ویرانه‌ها نیست. انگار نصفی از شهر ناگهان ناپدید شده‌ است.

«الکسیس پ. رودریگز» از موسسه‌ی علوم سیاره‌ای، درباره‌ی مناطق ناهموار عطارد و چگونگی تشکیل آنها در مصاحبه‌ای با اسکای‌اند‌تلسکوپ، می‌گوید:« به نظر می‌‌رسد سطوح ناهموار عطارد مقدار زیادی ماده از دست داده‌اند. انگار کوهی وجود دارد و ناگهان نیمی از کوه خود به خود ناپدید می‌شود. هیچ اثری از ویران شدن و بقایای این کوه نیست؛ قسمتی از کوه فقط و فقط ناپدید شده است.»

کلید اصلی دستیابی به این نتایج، تفاوت زمانی بین برخورد سیارک بزرگ به عطارد و تشکیل مناطق ناهموار است. با بررسی گودال‌های موجود در این مناطق، ما اکنون می‌دانیم که روند توسعه و تشکیل این مناطق تقریباً تا ۱.۸ میلیارد سال پیش ادامه داشته است؛ ۲ میلیارد سال پس از برخورد سیارک و به‌وجود آمدن بستر کالوریس.

هم‌چنین در این مناطق ناهموار، گودال‌ها و دهانه‌های قدیمی و دست نخورده‌ای مشاهده شده است؛ در صورتی که اگر ایجاد سطوح ناهموار مربوط به زلزله و موج ضربه‌های حاصل از برخورد سیارک بود، این ساختارها هم باید دست‌خوش تغییری شدید می‌شدند. اضافه‌ بر این‌ها،‌ بر روی سطح عطارد سطح‌های ناهمواری مشاهده شده است که هیچ ربطی به برخورد جرم دیگری به سیاره ندارند و کاملاً مستقل به‌وجود آمده‌اند.

پرسش‌ دیگری که درباره‌ی مواد فرار سیاره‌ی عطارد مطرح می‌شود، این است ‌که مواد فرار عطارد چگونه تشکیل شده‌اند و با وجود دمای بالای سطح این سیاره، مواد فراری که به سرعت تبخیر می‌شوند، چگونه توانسته‌اند برای مدت طولانی در سیاره باقی بمانند؟

با وجود تئوری‌های مختلف درباره‌ی چگونگی تشکیل مواد فرار بر روی عطارد، این موضوع هنوز یک معما باقی‌ مانده است. یکی از محتمل‌ترین تئوری‌ها، شکل‌گیری این سیاره جایی بسیار دورتر از مدار کنونی خود یا حتی مدار سیاره زمین است؛  جایی که دما برای تشکیل و حفظ این مواد مناسب باشد. یکی دیگر از فرضیه‌ها،‌ برخورد جرمی حاوی این مواد، از کمربند سیارکی یا مرزهای یخی منظومه‌ی‌شمسی، به عطارد است.

در سوی دیگر،‌ درباره‌ی چگونگی بقای مواد فرار در عطارد، نظریه‌های قابل‌قبولی وجود دارد. اخترشناسان معتقدند برخلاف سطح عطارد که تفاوت دمایی شدیدی در آن‌جا غالب است، در زیر پوسته‌ی این سیاره دما ملایم است. در نتیجه، احتمالاً لایه‌ای غنی از مواد فرار، جایی در زیر سطح عطارد می‌توانسته‌ برای مدت‌های طولانی وجود داشته باشد. وجود مواد فرار در زیر پوسته، همچنین توضیحی منطقی درباره‌ی چگونگی تبخیر و فرار این مواد از عطارد ارائه می‌کند. گرمای حاصل از ماگمایی که در عمق عطارد وجود داشته، مسئول تبدیل مواد فرار به گاز و سپس خروج آن‌ها از پوسته‌ی سیاره بوده است.

همان‌طور که گفته شد، آب نیز یک ماده‌ی فرار است و گمان می‌شود که همراه با عناصر دیگر در لایه‌ای غنی از مواد فرار زیر سطح عطارد، وجود داشته باشد. رودریگز در قسمت دیگری از مصاحبه‌ی خود با اسکای‌اندتلسکوپ، می‌گوید:« اگر چه امکان وجود آب در برخی از این مناطق زیاد بوده است، اما ما درباره‌ی آب یخ‌زده ‌صحبت نمی‌کنیم. این آب با مواد و عناصر دیگری ترکیب بوده‌اند. هم‌چنین منظور ما از آب، وجود دریاچه و غارهای انباشته از آب نیست؛ بلکه این آب می‌توانسته در لابه‌لای ساختارهای زیرین این سیاره وجود داشته باشد. در واقع نتایج مطالعات ما نشان می‌دهد که عطارد روزی دارای یک لایه‌ی غنی و عظیم از مواد فرار بوده است. در این لایه احتمالاً، مقادیر زیادی آب هم وجود داشته است.»

البته این را باید در نظر داشت که وجود حیات و حیات‌پذیری در یک سیاره دو مقوله‌ی جدا هستند؛ حیات‌پذیر بودن یک سیاره صرفاً دلالت بر وجود حیات ندارد. در عطارد نیز، حتی در حضور آب و دیگر عناصر و مواد فراری که برای تشکیل حیات ضروری هستند، هنوز وجود حیاتی که ما با آن آشنا هستیم، تقریباً غیرممکن است. اما شکل‌گیری گونه‌ی زیستی‌ ابتدایی احتمال زیادی داشته است.

«دیوید بِلوِت» زمین‌شیمی‌دان دانشگاه جان هاپکینگز، پیرامون همین موضوع، می‌گوید:«به نظر می‌رسد وجود منطقه‌ای با آب و ثبات کافی برای تشکیل حیاتی که ما با آن آشنا هستیم، بر روی سیاره‌ی عطارد، تقریباً غیرممکن است.» البته او در این مطالعات دخیل نبوده است.

با وجود اینکه تمام این اتفاقات در گذشته‌ی این سیاره‌ی پُر رمزوراز رخ داده است،‌ ما هنوز شانسی برای بررسی این مواد فرار داریم. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد مواد فرار هم‌چنان در حال خارج شدن از عطارد هستند. بر روی سطح عطارد  چاله‌های توخالی وجود دارند که احتمالاً نشان‌دهنده‌ی مکان‌هایی هستند که گدازه، مواد فرار را به دام انداخته و این مواد به صورت تدریجی و کُند، در حال خارج شدن از سطح سیاره هستند.

با بررسی بیشتر و مشخص کردن مکان دقیق چاله‌های توخالی، در ماموریت‌های آینده‌ی به سوی این سیاره مانند ماموریت بپی‌کلومبو، می‌توانیم پی ببریم که چه مواد فراری در این سیاره حضور دارند. از طرفی دیگر می‌توان محل‌هایی برای فرود کاوشگرها مشخص کنیم و با بررسی مواد فراری که برای میلیاردها سال زیر سطح عطارد وجود داشته‌اند، پتانسیل وجود گونه‌های زیستی را بررسی کنیم.

مطلعات اخیر بر روی سیاره‌ی عطارد و به طبع آن مطالعاتی که در آینده و با رسیدن دو مدارگرد ماموریت بپی‌کلومبو انجام می‌شود،‌ بدون شک درک ما از این سیاره را کاملاً عوض می‌کنند و دنیایی جذاب‌تر و رازآلودتر را پیش پای ما خواهند گذاشت.