آينده كاوش هاى كيهانى بشر
آينده كاوش هاى كيهانى بشر
http://www.hupaa.com/Data/Pic/P00483.jpg محمدحسين عصاره
در عمر تقريبى پانزده ميليارد ساله جهان، بشر با زمان ناچيز ده هزار ساله عمر خود وقايع بى شمارى را پشت سر گذاشته است. بشر هر چه به جلوتر آمده، به حقايق حيرت انگيزترى پى برده است. دريافت هاى علمى چند قرن اخير بيش از ميزان آن در تمام ادوار تاريخ بشر بوده و هيچ چيز شگفت انگيزتر و جالب تر از اين يافته ها و حقايق نبوده است. از هنگامى كه بشر آموخت به گونه اى تحليلى تفكر كند، مرز هاى وسيعى را درنورديد و با اتكا به فرضيات خود، مجهولات ناشناخته بيشترى را نمايان و كشف كرد. امروزه موفقيت علم مرهون صداقت آن است و به همين اساس علم جديد بر فرضيات صحيح استوار شده است.
با نگاهى به گذشته و بازه زمانى فقط دو هزار ساله، در تاريخ علم به افرادى هوشمند بر مى خوريم كه فارغ از ديدگاه انسان مدارانه (anthropocentric) داهيانه و جسورانه اصول ناوردايى را براى بشر تعميم دادند. آنها قوانين طبيعت را به تجربه آزمودند و با زبانى رياضى بيان كردند. اين موفقيت ها كه تاثير آنها بر سرنوشت بشر غيرقابل انكار است، مويد اساس فرضيات و تفكرات صادق آنها بوده است. اين همان مفهومى است كه عقل سليم از علم به عنوان مظهر زيبايى ياد مى كند.
به طور نمونه اراتوستن در اسوان مصر با نور خورشيد در ظهر انقلاب تابستانى توانست محيط زمين را با دقتى خوب اندازه گيرى كند. گاليله با آزمايش هايى منطقى براى سقوط اجسام، در ارتفاع برج كج پيزا و نيز سطح شيبدار، عقايد ارسطو را به چالش طلبيد و ثابت كرد تمام اجسام سبك و سنگين با يك سرعت مساوى سقوط مى كنند.
نيوتن با ساخت منشور، ثابت كرد نور سفيد خورشيد، تلفيقى زيبا از نور هاى قرمز، نارنجى، قهوه اى، سبز، آبى، نيلى، بنفش و رنگ هاى بين آنها است. وى همچنين با دقت و تفكر در سقوط اجسام، پى به گرانش برد. كاونديش با آزمايش ترازوى پيچشى، جرم دقيق زمين را به دست آورد. يانگ با آزمايش تداخل نور، ثابت كرد نور منحصراً از ذرات تشكيل نشده بلكه رفتار دوگانه ذره _ موج دارد كه بر همين اساس يك قرن بعد، تئورى بزرگ كوانتوم شكل گرفت.
فوكو با آويزان كردن گلوله اى آهنى از سقف كليساى پاريس، حركت رفت و برگشتى طبيعى آونگ را به نمايش گذاشت و ثابت كرد زمين حول محور خود در حال چرخش است. اين آونگ بر اثر حركت وضعى زمين، در قطب شمال در جهت عقربه هاى ساعت و در قطب جنوب خلاف اين جهت با زمان تناوب 24 ساعت به حركت درمى آيد ولى در خط استوا اصولاً حركت چرخشى نخواهد داشت. ميليكان با آزمايش قطره روغنى دريافت بار الكتريكى بايد مقدارى ثابت و مشخص داشته باشد كه او اين بار را الكترون منفرد ناميد. رادرفورد با آزمايشات راديو اكتيويته نتيجه گرفت بيشترين جرم اتم ها بايد در مركز آن يعنى هسته قرار گرفته باشد و بالاخره استفان ويليام هاوكينگ كه شروع زمان را با استفاده از نسبيت اينشتين در تكينگى انفجار بزرگ يافته بود، براساس قانون دوم ترموديناميك با پارامتر هاى دما و آنتروپى توانست سطح سياهچاله ها را ثابت و يا قابل افزايش اما غيرقابل كاهش توصيف كند. هاوكينگ در سال 1974 مدعى شد سياهچاله ها آنچنان هم سياه نيستند بلكه مانند ديگر اجسام ترموديناميكى داراى تابش هايى هستند، اما اين تابش ها بدون اطلاعات و غيرقابل شناسايى اند. اين تابش ها امروز، به تشعشعات هاوكينگ معروفند. بنابراين سياهچاله ها به دليل عدم اين اطلاعات، منبع اصلى آنتروپى جهان هستند. اين تناقض، سه دهه دانشمندان را به خود مشغول كرد تا اينكه «در هفدهمين كنفرانس بين المللى گرانش و نسبيت عام» كه در تير ماه سال جارى در ايرلند برگزار شد، هاوكينگ با اعتراف به اشتباه خود با كمك محاسبات دقيق نشان داد در افت و خيز هاى كوانتومى افق اتفاق سياهچاله ها، امكان خروج اطلاعات توسط اين تابش ها وجود دارد كه در اين صورت امكان دارد با پايين آمدن آنتروپى، در هاى سياهچاله ها براى اطلاعات جديد به روى بشر گشوده شود.
افراد بى شمار ديگرى از جوامع بشرى از جمله كشور خودمان ايران كه راهگشاى تمدن و علم بوده، راه را براى پيشرفت علوم هموار كردند. در اين ميان بشر دريافت كه كائنات داراى تاريخ است يعنى هم داراى گذشته است و هم آينده فراروى اوست. در قرون وسطا و تا قبل از انقلاب علمى، جهان گستره اى تصور مى شد كه در آن ستارگان و كرات بر دايره هاى شيشه اى چسبيده شده بودند و فرشتگان با توان خود آنها را مى گرداندند. آنگاه كپرنيك، گاليله و نيوتن راز هاى كيهان را گشودند و دايره هاى بلورين را به سرزمين افسانه ها فرستادند.
اكنون ديگر ما جهان و مرز هاى آن را فقط با ديد هندسه اقليدسى و دو خط موازى تا بى نهايت نمى نگريم بلكه با كمك هندسه هاى نااقليدسى (ريمانى و لوباچفسكى) هندسه كيهان را بهتر ترسيم مى كنيم. اكنون ما بهتر مى دانيم كيهان از چه چيزى ساخته شده و چه عاملى آن را به تكاپو وامى دارد. ما با فرضيه هاى جديد گرانشى _ كوانتومى، انحناى فضا و زمان را تفسير مى كنيم. با سياهچاله ها آشنا شده ايم و مسائل سفر در زمان و تناقض هاى آن را عنوان مى كنيم. براساس مطالعات كوبى (COBE) از نوسان هاى درجه حرارتى در تشعشعات فسيل شده كيهانى و نيز تئورى هاى جديد دريافته ايم كه ممكن است، جهان مدام در تكاپو و آشوبناك ما بار ها با انفجار بزرگ و خلق فضا _ زمان گسترانيده و دوباره با جمع شدگى شديد (Big Crunch) به يك چرخه بى پايان از انبساط و انقباض طى تريليون ها سال تبديل شده باشد. اكنون ما خارج از كمربند حياتى (حدفاصل زهره تا مريخ) در اقمار سيارات گازى غول پيكر منظومه خودمان و حتى فراتر از آن در فواصل 25 هزار سال نورى مركز راه شيرى در ميان ستارگانى با عمر 8 ميليارد سال به دنبال مناطق قابل سكونت كهكشانى و يا منشاء وجود حيات مى گرديم. اكنون بشر در نيمه راه عصر فضا با سفر به ماه توانسته است به آينده خود چيره شود. هنوز جمله به ياد ماندنى آرمسترانگ در حالى كه اولين گام را روى سطح ماه گذاشت به ياد داريم كه «اين قدمى كه كوچك براى انسان ولى جهش بزرگ براى بشريت است.» در چند دهه اخير كاروانى از فضا پيما ها از زمين با ماموريت هاى جست وجوى حيات درونى يا برونى منظومه شمسى با اهداف مختلف به فضا روان شده اند.
اين قسمت را به فعاليت ها و كاوش هاى اخير بشر در فراسوى گهواره خود يعنى زمين، اختصاص مى دهيم. (اشاره به جمله كنستانتين ستيولكوفسكى كه گفت: زمين گهواره بشر است ولى هيچ گاه انسان در گهواره نمى ماند.) به ياد داريم كه در سال هاى گذشته ماموريت هاى پايونير ها و وويجر ها با هدف آشنايى با سيارات منظومه شمسى انجام گرفت. ناسا اخيراً با ماموريت هاى موفق فضاپيما هاى مدارگرد اديسه و نقشه بردار سراسر مريخ، مريخ نورد هاى روح و فرصت را به سطح مريخ ارسال كرد و نيز ماموريت هاى ديگرى با هدف مريخ توسط فضا پيماهاى مدارگرد سريع السير مريخ با حمل مريخ نشين پاگنده (Beagle2) از اسا و اميد (نوزومى) از ناسدا انجام گرفت كه موفق نبودند.
همان طورى كه مشخص است بيشتر ماموريت هاى درون منظومه اى با هدف مريخ انجام گرفته زيرا بيشتر احتمال آثار حيات در اين سياره وجود دارد. هدف از اين ماموريت ها يافتن نشانه هايى از اكسيژن يعنى آب است. بنابراين بيشتر اثرات به جاى مانده از آب مانند املاح آن در رسوبات مورد تحقيق قرار مى گيرد. فاصله 400 ميليون كيلومترى زمين تا مريخ را سفينه هاى فضايى با سرعتى معادل km/h 10 هزار حدود هفت ماه طى مى كنند. از آنجايى كه نزديك ترين فاصله (مقابله) زمين با مريخ در يك بازه زمانى 21 روزه هر 2? ماه يك بار تكرار مى شود. زمان پرتاب سفينه ها به اين سياره براساس همين محدوده زمانى محاسبه مى شود. شايد يكى از اشكالات عمده اين ماموريت هاى فضايى، هزينه هاى فوق العاده سنگين آنهاست.
بد نيست بدانيم بودجه سالانه كل آمريكا معادل 1/2 تريليون دلار است كه فقط مبلغ 15 ميليارد دلار آن به ناسا تعلق مى گيرد. هزينه هر ماموريت به مريخ حدود يك ميليارد دلار ولى در پروژه فرستادن انسان به مريخ اين هزينه تا حدود 350 ميليارد دلار افزايش خواهد يافت.
پروژه هاى آينده ناسا به مريخ به ترتيب در سال 2005 فرستادن يك مدارگرد، در سال 2007 فرستادن يك مريخ نشين، در سال 2009 قرار دادن ماهواره مخابراتى در مدار مريخ و ارسال يك مريخ نورد كه برخلاف مريخ نورد هاى فعلى كه از انرژى خورشيدى استفاده مى كنند از انرژى هسته اى استفاده خواهد كرد و بالاخره در سال 2013 پروژه اى با هدف بازگرداندن نمونه هايى از خاك مريخ به زمين، طراحى شده اند. در مرداد ماه سال جارى نيز فضاپيمايى به نام پيام رسان براى كاوش به عطارد فرستاده است.
در قسمت انتهايى به بررسى زحل و آ خرين كاوش هاى بشر يعنى ماموريت اكتشافى كاسينى مى پردازيم.از ديرباز زحل (كيوان) از ديد بشر سياره اى اسرار آميز جلوه مى كرد.
اين سياره يكى از خارق العاده ترين سيارات منظومه شمسى است كه زيبايى خيره كننده اى دارد. اگر ما با يك تلسكوپ كوچك به اين سياره بنگريم، حتماً يكى از حلقه هاى پيرامون آن را خواهيم ديد. زحل نام يكى از خدايان روم باستان بود كه يونانيان او را كرونوس مى ناميدند. زمانى كه اولين بار گاليله با تلسكوپى ساده اش به زحل نگريست، حلقه هاى آن به صورت دو گوش به نظرش آمدند تا اينكه هويگنس با تلسكوپى پيشرفته تر، علاوه بر كشف تيتان بزرگ ترين قمر زحل، متوجه شد كه گوش هاى زحل در واقع حلقه هاى پيرامون آن هستند. زحل با داشتن حدود 10 هزار حلقه به دور خود پهن ترين و درخشان ترين حلقه هاى سياره اى را در منظومه شمسى دارا است. جيووانى كاسينى دريافت كه فضايى در بين حلقه ها، آنها را از هم جدا كرده است. اين فضاى خالى كه به شكافت يا گسيختگى كاسينى معروف شد حاوى تعدادى حلقه كوچك و خيلى باريك است. حلقه هاى زحل به دليل انحراف 25 درجه سطح مدار با محور چرخشى خود، دائماً به صورت باز و بسته شدن طى حركت انتقالى آن به نظر مى رسند. در سال 1995 ما حلقه هاى آن را از نما و لبه به صورت يك خط بسيار نازك (در واقع حلقه ها غيب شدند) ديديم، ولى حالا كم كم تا سال 2005 اين سياره نسبت به ما به بغل غلتيده و ما حلقه ها را از ديد بالا به صورت كامل مشاهده خواهيم كرد. در ادامه تا سال 2009 دوباره كاملاً در روبه رو به صورت خطى بسيار نازك و سپس تا سال 2021 اين سياره به بغل ديگر غلتيده و ما حلقه ها را از ديد پايين به صورت كامل خواهيم ديد.
زحل با قطرى معادل 12 هزار كيلومتر (5/9 برابر قطر زمين) و جرمى معادل 95 برابر زمين بزرگ ترين سياره منظومه ما بعد از مشترى محسوب مى شود. به دليل فاصله زياد زحل از خورشيد، نيروى گرانشى كمى به آن وارد مى شود، بنابراين با سرعت انتقالى آرام ترى حدود km/s ??/9 در زمانى معادل 5/29 سال زمين، يك بار به دور خورشيد مى گردد. از طرفى حركت وضعى آن در زمان كوتاه، معادل 5/10 ساعت انجام مى گيرد و به دليل سرعت چرخش زياد اين سياره در استوا بيش از حد برآمده و در قطبين فرو رفته است. زحل برخلاف سيارات داخلى منظومه، صخره اى نيست بلكه مانند توپى از گاز با تركيبى از هيدروژن و هليوم در ميان سيارات بيرونى منظومه قرار گرفته است. وويجر 1 و 2 با گذر كردن از كنار زحل نشان دادند كه نوار هاى روشن و تاريك در سطح اين سياره، تاثير باد هاى موجود در آن است. تاكنون 30 قمر از سياره زحل شناخته شده اند. تيتان بزرگ ترين قمر زحل بعد از گانيمد (بزرگ ترين قمر مشترى) بزرگ ترين قمر در منظومه شمسى است. زحل با اين اقمار طبيعى، دنيايى پيچيده براى خود به وجود آورده است. در بامداد نيمه اكتبر 1997 غرش موتور هاى فضاپيما، سفر اديسه اى مدارگرد كاسينى را به سمت زحل آغاز كرد. بعد از گذشت 7 سال و طى كردن مسافتى حدود يك ميليارد و سيصد ميليون كيلومتر، اكنون مدارگرد كاسينى به زحل رسيده و در مدار آن قرار گرفته است.
كاسينى تا 4 سال آينده ضمن گردش در مدار زحل با فرستادن اطلاعات ارزشمند ما را در شناخت اين سياره و اقمار آن كمك خواهد كرد. يكى از مهم ترين و مهيج ترين بخش هاى اين ماموريت ارسال كاوشگر هويگنس از اين مدارگرد در سطح تيتان در روز هاى نخستين زمستان امسال است. تيتان مهم ترين كانديداى موجود در اقمار منظومه براى يافتن حيات است. تيتان با جوى ضخيم كه بيشتر آن متشكل از نيتروژن و درصد پايينى نيز از گاز متان كه به دليل سرماى شديد به صورت مايع درآمده است، همانند زمين خودمان جلوه مى كند. تيتان با قطرى حدود 5150 كيلومتر و فاصله اى معادل 1221850 كيلومتر از زحل، داراى زمانى معادل 95/15 روز در گردش مدارى با سرعت انتقالى است. سطح تيتان تاكنون براى ما ناشناخته مانده است زيرا جو آن با ابر هاى مه آلود و نارنجى رنگ، سرتاسر سطح آن را فراگرفته اند به طورى كه تلسكوپ ها و سفينه هاى تحقيقاتى تاكنون نتوانسته اند اطلاعات دقيقى از سطح آن را براى بشر به دست آورند. اينكه هويگنس پس از فرود بر سطح اين قمر با چه منظره اى روبه رو خواهد شد قابل پيش بينى نيست، ممكن است با سرزمينى كوهستانى از صخره يا يخ مواجه شود يا اقيانوسى از گاز طبيعى با بارش هاى متان رويت گردد. دانشمندان بى صبرانه در انتظار لحظه رويت سطح اين قمر به وسيله هويگنس هستند.
اين كاوشگر كه توسط آژانس فضايى اروپا (اسا) ساخته شده و به نام كاشف قمر تيتان هويگنس نامگذارى شده، در اوايل زمستان سال جارى از مدارگرد كاسينى خارج و به سمت تيتان حركت خواهد كرد. فرود اين كاوشگر از ميان ابر هاى پوشيده اين قمر حدود دو ساعت به طول خواهد انجاميد. به دليل عدم اطلاعات از جنس سطح اين قمر، هويگنس طورى طراحى شده تا بتواند در سطوح جامد يا مايع فرود آيد. از لحظه جدا شدن هويگنس از كاسينى تا ورود به جو و فرود در سطح تيتان اطلاعات ارزشمندى در اختيار بشر قرار خواهد گرفت. پس از فرود اين كاوشگر دنيايى جديد در منظومه خودمان خواهيم يافت. شايد اين اطلاعات زندگى بشر را متحول و افق هاى آينده آن را در زندگى فرازمينى روشن سازد.
