افق‌های نو (New Horizons) یک فضاپیما متعلق به ناسا است که به عنوان نخستین ملاقات کننده سیاره کوتوله پلوتو در جولای ۲۰۱۵ به این جرم رسید. این فضاپیما از سطح یخی پلوتو عکس برداری کرد و مشاهداتی از قمر بزرگ آن، چارون (Charon) انجام داد.
افق‌های نو تغییراتی اساسی در درک ما نسبت به اجرام دور از خورشید در منظومه شمسی ایجاد می‌کند. این ماموریت در حال حاضر با هدف رسیدن به یک جرم عمیق در کمربند کوئیپر به نام 2014 MU69 به مسیر خود ادامه می‌دهد. افق‌های نو در ۱ ژانویه ۲۰۱۹ به این جرم خواهد رسید.
ماموریت فضاپیمای افق‌های نو
با وجود فاصله فوق‌العاده زیادی که افق‌های نو از زمین دارد، از این حیث در جایگاه پنجم قرار می‌گیرد. چهار کاوشگر دیگر نسبت به او بیشتر از خانه دور شده‌اند؛ فضاپیماهای پایونیر ۱۰ و ۱۱ و نیز وویجر ۲ هم اکنون در فضای بیرونی منظومه شمسی به سر می‌برند و فضاپیما وویجر ۱ که در سال ۱۹۷۷ پرتاب شد، نخستین شی زمین است که به فضای میان ستاره‌ای راه یافته است.
فاصله زیاد سیاره کوتوله پلوتو از زمین (فاصله‌ای در حدود ۵ میلیارد کیلومتر)، چالش‌هایی را از منظر قدرت برای طراحان افق‌های نو بوجود آورد؛ چرا که اشعه‌های خورشید در آن فاصله برای تولید قدرت بسیار ضعیف هستند. همچنین برای آنهایی که با این فضاپیمای ۴۷۸ کیلوگرمی در تماس هستند، تاخیر های ارتباطی طولانی مدتی وجود دارد، به طوری که برای دریافت یک پیام ارسال شده از حولی پلوتو به زمین ۴ و نیم ساعت زمان نیاز است.
به علاوه در این ماموریت درک ما نسبت به سیستم پلوتو نیز دچار دگرگونی شد. کلاید تامبا (Clyde Tombaugh)، ستاره‌شناس آمریکایی، در سال ۱۹۳۰ در رصدخانه لاول (Lowell)، موفق به کشف پلوتو شد (برای زنده نگه داشتن خاطره وی، فضاپیما افق‌های نو مقداری از خاکستر او را حمل می‌کند). از آن زمان تاکنون ما در اطراف پلوتو اقماری کشف کرده‌ایم. اگر چنین اکتشافی نبود، این اقمار امروز برای فضاپیماهای ما مانع خطرناکی محسوب می‌شدند.
بحث‌های رو به جلو زیادی در این خصوص وجود دارد که آیا پلوتو را باید یک سیاره قلمداد کرد یا خیر. اتحادیه بین المللی ستاره‌شناسان (IAU) در سال ۲۰۰۶ به تغییر ماهیت این جرم از سیاره به یک سیاره کوتوله رای داد. این موضوع پس از آن رخ داد که مشاهدات بسیاری، اجرامی هم اندازه با پلوتو را در کمربند اجرام کوئیپر نشان داد.
بیشتر بخوانید : سیاره کوتوله چیست؟ سیاره بودن یا نبودن؛ مسئله این است!
با این حال آلن استرن (Alan Stern)، محقق اصلی ماموریت افق‌های نو بارها گفته است که علاقه‌ای به این بحث ندارد، به ویژه پس از آنکه یک پرواز نزدیک (فلای‌بای) تاریخچه تشکیل آن را بیش از آنچه تصور می‌کردیم، پیچیده نشان داد. در سال ۲۰۱۷ یک گروه از دانشمندان سیاره‌ای پیشنهادی برای طبقه‌بندی مجدد پلوتو به عنوان یک سیاره، را به چهل و هشتمین کنفرانس علوم سیاره‌ای و ماه در وودلند تگزاس ارائه کردند.
گشت و گذاری در حوالی مشتری
فضاپیما افق‌های نو نخستین کاوشگر پروژه مرز‌های جدید (New Frontiers) ناسا به شمار می‌آید. یک کاوشگر رده متوسط که برای کاوش مقاصد مختلفی در منظومه شمسی طراحی شده است. ماموریت جونو مشتری و ماموریت اوسیریس-رکس (با هدف نمونه‌برداری از سیارک بن‌نو طراحی شده است) از دیگر کاوشگر‌های این ماموریت به شمار می‌روند.
بیشتر بخوانید : زمین و ماه از فاصله ۵ میلیون کیلومتری ؛ تصویر حیرت‌آوری از فضاپیما اوسیریس-رکس
در ابتدا و در سال ۲۰۰۳ قرار بر این بود که کاوشگر افق‌های نو مشغول به کار شود، اما از برنامه بودجه سال ۲۰۰۳ ناسا خارج شد. اما در بین سال‌های ۲۰۰۳ تا ۲۰۱۳ در نظرسنجی‌های علوم سیاره‌ای، این ماموریت از این جهت که می‌توانست برای اکتشافات آینده تعیین هدف کند، در صدر اولویت‌ها قرار داشت. بنابراین سرمایه‌گذاری برای آن مجددا در دستور کار قرار گرفت.
درست مانند گارانتی‌های وسایل الکترونیکی و ماشین‌ها، برای فضاپیما‌ها نیز نوعی طول عمر معین می‌شود. در طول زمان، ذرات خورشیدی، اشعه‌های کیهانی و سایر پدیده‌ها می‌توانند سطح فضاپیما را تخریب و یا وسایل الکترونیکی آن را از کار بیاندازند. این موضوع به ویژه برای ماموریت‌های طولانی مدتی مانند افق‌های نو بسیار چالش برانگیز است و لزوم داشتن سیستم‌های پشتیبانی (بکاپ) و یک منبع قدرت (نیروی هسته‌ای) برای حفاظت از فضاپیما در فاصله‌ای بسیار زیاد از خورشید را توجیه می‌کند.
در ۱۹ ژانویه سال ۲۰۰۶، فضاپیمای افق‌های نو از ایستگاه نیروی هوایی کیپ کارناوال در فلوریدا و بر روی یک موشک اطلس ۵ (Atlas V) با موفقیت پرتاب شد. پیش از این دو تلاش دیگر نیز برای پرتاب صورت گرفته بود که بدلیل قطع منبع برق و جریان شدید باد به تعویق افتاده بود، اما در سومین تلاش این فضاپیما به طور ایمن پرتاب شد.
در فوریه و مارس ۲۰۰۷، نخستین مقصد این فضاپیما سیاره مشتری بود. فضاپیمای افق‌های نو ۲.۵ میلیون کیلومتر مسافت را پیمود تا خود را به بزرگترین سیاره منظومه شمسی برساند. به این ترتیب پس از آنکه کاوشگر گالیله کار خود را با این سیاره در سال ۲۰۰۳ به پایان رساند، پس از چهار سال شی‌ای دیگر از زمین به میهمانی این غول گازی دعوت شده بود.
در میان نخستین تصاویر مخابره شده از افق‌های نو، برخی به آیو (Io)، قمر آتشفشانی مشتری منسوب بودند. از جمله تصویر زیر از مشتری و آیو که در اکتبر سال ۲۰۰۷ به ثبت رسید. آیو آتشفشانی به نام تواشتار (Tvashtar) دارد که در یکی از تصاویری برداشته شده توسط ماموریت افق‌های نو مساحت قسمتی از ماده مذاب موجود روی آن با ایالت تگزاس برابری می‌کند.
به علاوه افق‌های نو هنگام چرخش به دور مشتری از میان طوفانی از ذرات باردار عبور کرد. در طول این مدت، او حباب‌هایی بزرگ از ذرات باردار (پلاسما) را پیدا کرد و نیز تغییراتی را در این طوفان به ثبت رساند. در آن زمان ستاره شناسان عنوان کردند که این مشاهدات می‌تواند به رسیدن به درکی درست از محیط اطراف سیارات با دمای بالای مشتری در سایر منظومه‌های ستاره‌ای کمک کند.
در طول این طوفان برای صرفه‌جویی در انرژی و کاهش احتمال شکسته شدن هر چیزی، کنترل‌کننده‌ها فضاپیما را در وضعیت خواب (هایبرنیشن) نگه داشتند. در این مدت به صورت دوره‌ای هدایت و کنترل سیستم‌‌ها فضاپیما را بیدار می‌کردند. در دسامبر ۲۰۱۴ فضاپیما از خواب بیدار شد و خود را برای مواجهه با پلوتو و مخابره اطلاعات به سوی زمین، پس از مدت‌ها، آماده کرد.
رویارویی با پلوتو
در جولای ۲۰۱۵، یعنی زمان رویارویی با پلوتو، ماموریت افق‌های نو بسیار سرگرم جمع‌آوری داده‌ها بود. آن طور که برنامه ریزی شده بود، این فضاپیما در زمان نزدیک‌تر فاصله خود با پلوتو و چارون، با زمین ارتباطی نداشت. پس از آن، هنگامی که این کاوشگر با زمین ارتباط برقرار کرد، تیم هدایت‌کننده پس از اطمینان از ارسال داده‌ها به زمین بسیار خوشحال شدند.
تصاویر اولیه از پلوتو به طرز شگفت‌انگیزی روایتگر سطحی جوان بود که ارتفاع کوه‌های آن در حدود ۳۵۰۰ متر متغیر است. تصور می‌شود پوسته پلوتو حدود ۱۰۰ میلیون سال قدمت داشته باشد. این عدد احتمالا می‌تواند نشان‌دهنده یک فعالیت زمین‌شناختی در زمان‌های نه چندان دور باشد.
جان اسپنسر (John Spencer)، ژئوفیزیکدان افق‌های نو و یکی از اعضای ارشد تیم تصویربرداری آن، در بیانیه‌ای کوتاه پس از رسیدن به پلوتو گفت:
این مهم ممکن است در خصوص ماهیت نیرو‌های فعالیت‌های جغرافیایی سایر جهان‌های یخی ما را به تفکر دوباره باز دارد.
در نواحی جوان‌تر، دشتی عاری از حفره در شمال ناحیه کوهستانی در تصاویر دریافتی به چشم می‌خورد. این ناحیه به طور غیر رسمی “Sputnik Planum” نام گرفته است و در دست بررسی موشکافانه قرار دارد. جغرافی‌دانان در تلاشند تا دریابند چه چیز منجر به تشکیل این ناحیه شده است.
شواهدی نشان می‌دهد که نوعی گاز یونیزه شده در ده‌ها هزار مایلی اطراف پلوتو وجود دارد. این موضوع حاکی از آن است که اتمسفر پلوتو در نتیجه یک باد خورشیدی متلاشی و در فضا پراکنده شده است. بعد‌ها و در جولای ۲۰۱۵، اعضای تیم تحقیقاتی این ماموریت، شواهدی از وجود مه در اطراف سطح پلوتو ارائه کردند که موجب شگفتی شد. در آن زمان، مدلسازی‌ها حاکی از آن بود که نور خورشید با شکستن متان موجود در اتمسفر منجر به شکل گیری این ناحیه مه اندود شده‌اند.
از جمله دیگر اکتشافات علمی ماموریت افق‌های نو می‌توان به کشف مدرکی از وجود اقیانوسی در زیر سطح قمر چارون در گذشته و تپه‌های یخی (یخ آب) عجیب و غریب شناور در نیتروژن یخ‌زده اشاره کرد.
در سال ۲۰۱۸، یک مطالعه نشان داد که احتمال دارد یک لایه‌ای از آسفالت! در پلوتو و درست زیر سطح آن، وجود داشته باشد. برخی دانشمندان همچنین پیشنهاد داده‌اند که حتی با وجود فاصله زیادی که این سیاره کوتوله با خورشید دارد، ممکن است مواد اولیه تشکیل دهنده حیات بر روی سطح آن وجود داشته باشد.
تغییرات وضعیت سیاره‌ای پلوتو
ده سال در حوزه علوم سیاره‌ای زمان زیادی است و این موضوع بالاخص در مورد پلوتو صدق می‌کند. از زمانی که در سال ۲۰۰۶ فضاپیمای افق‌های نو سیاره ما را ترک کرد، قمری دیگر در اطراف پلوتو کشف شد. پس از آن، طراحان مسیری اصلاح شده را برای فضاپیما ترسیم کردند که از برخورد آن با اقمار پلوتو جلوگیری کند.
علاوه بر این، باید اشاره کرد پلوتو لقب خود را به عنوان نهمین سیاره منظومه شمسی از دست داده است. در آگوست ۲۰۰۶، اعضای اتحادیه بین‌المللی ستاره شناسان (IAU)، که نهادی برای گسترش و حفظ دانش نجوم در زمینه های مختلف از جمله ارائه نام و رده‌بندی برای اجرام است، در خصوص تصمیم‌گیری بر روی تعریف سیاره گرد هم آمدند.
این مهم در پاسخ به اکتشافات تعداد جرم بزرگ در کمربند کوئیپر که چندی پیش از آن انجام گرفته بود، به وقوع پیوست. کمربند کوئیپر ناحیه‌ای در ورای سیاره نپتون است که گمانه زنی‌ها بر آن است که تریلیون‌ها جرم را در بر می‌گیرد.
بیشتر بخوانید : کمربند کوئیپر چیست و چه اجرامی در آن سرگردانند؟
در ۲۴ آگوست ۲۰۰۶، نمایندگان اتحادیه بین‌المللی ستاره شناسی، سه ویژگی را که تمامی سیارات ملزم به داشتن آن هستند را اعلام کرد:
- سیارات لازم است به دور خورشید و یا ستاره‌ای دیگر گردش داشته باشند (با این حساب گردش به دور سایر اجرام از دایره خارج می‌شود). به عنوان مثال ماه که به دور زمین می‌گردد، سیاره نخواهد بود.
- سیارات باید جرم کافی برای شکل‌دهی به یک ساختار گرد را داشته باشند.
- سیارات باید به اندازه کافی برای پاکسازی مدار‌هایشان از سنگ‌ها و سایر مواد، بزرگ باشند.
با این تعریف پلوتو از زمره سیارات خارج و تحت عنوان “سیاره کوتوله” باز تعریف شد.
آلن استرن، پژوهشگر اصلی پروژه افق‌های نو از این تصمیم برآشفته شد. او در سال ۲۰۰۶ در مصاحبه‌ای با وبسایت اسپیس گفت:
من برای ستاره‌شناسی تاسف می‌خورم. تنها کمتر از ۵ درصد ستاره‌شناسان جهان در این رای‌گیری شرکت داشتند. این تعریف از نظر فنی دارای ضعف‌های بسیاری است.
در سال ۲۰۱۷، استرن و برخی دیگر از دانشمندان، بر اساس پیچیدگی سطح و تاریخچه تشکیل، برنامه‌هایی را برای بازتعریف مجدد پلوتو (و برخی دیگر از اجرام) به عنوان سیاره اعلام کردند. آنها این ایده را در چهل و هشتمین کنفرانس علوم سیاره‌ای و ماه در وودلند تگزاس ارائه کردند. این پیشنهاد سیاره را “به عنوان جرمی گرد که هرگز همجوشی را مانند یک ستاره تجربه نکرده است” بازتعریف می‌کند.
انتظار می‌رود با این تعریف نه تنها سیارات کوتوله، بلکه اقمار نیز در زمره سیارات گنجانده شوند. با این همه تاکنون (اوایل ۲۰۱۸) وضعیت پلوتو به طور رسمی به عنوان یک سیاره کوتوله باقی مانده است. علم سیارات کوتوله به طور مداوم و همزمان با انجام مشاهدات بیشتر، تغییر می‌کند. اتحادیه بین‌المللی ستاره‌شناسی به طور رسمی تنها پنج جرم را به عنوان سیاره کوتوله معرفی کرده است: سرس، پلوتو، اریس، هائومیا و ماکه‌ماکه.
بیشتر بخوانید : سرس ؛ با کوچکترین سیاره کوتوله شناخته شده آشنا شوید
اگرچه باقی ستاره‌شناسان معتقدند برخی دیگر از اجرام کوچک نیر براساس ویژگی‌های ظاهری‌شان می‌بایست به این فهرست افزوده شوند؛ اجرامی مانند سدنا (Sedna)، کوآوار (Quaoar)، 2012 VP113) و دی‌دی (DeeDee). به علاوه باید به این نکته اشاره کرد که اخیر محققان در اطراف برخی سیارات کوتوله مانند ماکه‌ماکه و سفید برفی (Snow White یا به طور رسمی تر 2007 OR10) اقماری را نیز مشاهده کرده‌اند.
بیشتر بخوانید : سیاره کوتوله دی‌دی یا ۲۰۱۴ UZ224، عضو جدید منظومه شمسی
یک کاوش به طور جداگانه در مورد یک جرم تئوری بزرگ‌تر به عنوان “سیاره نهم” جریان دارد، جرمی یخی در منظومه شمسی که گویا از دید و دسترس ما خارج است. این نظریه نخست در سال ۲۰۱۶ و توسط مایک براون (Mike Brown) و کنستانتین باتیگین (Konstantin Batygin) از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا پیشنهاد شد. این دو دانشمند از چهره‌های مهم رصد و مشاهده سیارات کوتوله به شمار می‌آیند.
پروفسور براون به شدت اعتقاد دارد پلوتو باید به عنوان یک سیاره کوتوله باقی بماند. لازم به ذکر است از وی تحت عنوان “قاتل پلوتو” (plutokiller) نام برده می‌شود؛ به دلیل نقش برجسته او در اکتشاف سیارات کوتوله در اوایل دهه ۲۰۰۰ که منجر شد همگان در ماهیت سیاره‌ای پلوتو به شک فرو روند.
دوران پسا پلوتو
در طول تابستان سال ۲۰۱۴، محققان در نیمکره شمالی زمین از تلسکوپ فضایی هابل بهره بردند تا ببینند آیا در کمربند کوئیپر جرم در دسترسی وجود دارد تا به عنوان هدف بعدی ماموریت افق‌های نو، پس از پایان ماموریت پلوتو، بتوان از آن یاد کرد. دانشمندان سه کاندیدای احتمالی را شناسایی کردند، که یکی از آن ۱.۶ میلیون کیلومتر از سیاره کوتوله ما فاصله داشت.
با تایید ناسا در سال ۲۰۱۶، فضاپیمای افق‌های نو راه خود را به سوی یکی از این جهان‌ها در پیش گرفت تا نگاهی نزدیک‌تر به آن بیاندازد. هدف یکی از اجرام کمربند کوئیپر به نام 2014 MU69 بود. تیم ماموریت افق‌های نو در تلاش است تا مشخص کند ابزار‌های این فضاپیما چگونه در طول پرواز نزدیک (فلای‌بای) به اجرا درآیند.
آنها همچنین می بایست بهترین راه را برای جهت گیری این فضاپیما به سوی جرم مذکور تعیین کنند. در می ۲۰۱۷ بازه مکانی فاصله این پرواز نزدیک تعیین شد. انتظار می‌رود این اتفاق جایی در فاصله ۳ هزار تا ۲۰ هزار کیلومتری از سطح جرم رخ دهد.
در سپتامبر ۲۰۱۷، افق‌های نو خوابی (هایبرنیشن) ۵ ماهه و برنامه‌ریزی شده را به پایان برد تا بدین وسیله برای ادامه ماموریت خود آماده شود. این خواب چند ماهه موجب می‌شود در مصرف نیرو و سایر منابع صرفه جویی شود و فضاپیما به مدت طولانی تری در فضا به کار خود ادامه دهد. در سپتامبر همان سال، افق‌های نو به چند جرم از کمربند اجرام کوئیپر رسید.
بیشتر بخوانید : مهم‌ترین اخبار نجوم در سال ۲۰۱۷ ؛ دیدگاه‌هایی که برای همیشه تغییر کردند!
در دسامبر ۲۰۱۷، تیم ماموریت افق‌های نو ناسا اعلام کرد که جرم 2014 MU69 ممکن است یک قمر داشته باشد. وقتی در دهم و هفدهم جولای این جرم یک ستاره دوردست تر را مخفی کرد، محققان یک همراه سیاره‌ای برای 2014 MU69 کشف کردند.
آزمایش رصدخانه‌ای انجام شده بر روی این جرم نشان می‌دهد که این جرم در آن ناحیه از آسمان که انتظار می‌رود واقع نیست و نیز یک شکل دو لبی غیر معمول دارد. هردو این مشاهدات نشان می‌دهد که جرم 2014 MU69 نسبت به مرکز جرم خود دارای انحراف است، موضوعی که می‌توان از آن وجود یک حداقل یک قمر برای آن را به اثبات رساند.
لازم به ذکر است برخی از تصاویر دریافتی از افق‌های نو در سال ۲۰۱۷ دو جرم 2012 HZ84 و 2012 HE85 را نشان می دهند. با توجه با فاصله بسیار زیاد افق‌های نو از زمین (۶.۱۲ میلیارد کیلومتر) می‌توان گفت این تصاویر دوردست‌ترین تصاویر ثبت شده توسط یک فضاپیما در حال پرواز است.
این رکورد سابق بر این در اختیار به وویجر ۱ (Voyager 1) تعلق داشت، جایی که در ۱۴ فوریه ۱۹۹۰ تصویری موسوم به “نقطه آبی کمرنگ” (Pale Blue Dot) را از فاصله ۶ میلیارد کیلومتری از زمین به ثبت رساند.
بسته به آنکه فضاپیما افق‌های نو برای مواجهه با 2014 MU69 چه میزان سوخت مصرف می‌کند، می‌توان گفت شاید پس از آن نیز سوخت کافی برای گذر از کنار یکی دیگر از اجرام کمربند کوئیپر را نیز داشته باشد.
در سپتامبر ۲۰۱۷، پروفسور استرن به گروه ارزیابی سیارات خارجی (OPAG) درلاجولا کالیفرنیا گفت که انتظار دارد این ماموریت برای ملاقات با یک جرم دیگر نیز به مبارزه خود ادامه دهد. به همین دلیل تیم تحقیقاتی به جستجوی خود برای یافتن یک هدف احتمالی دیگر ادامه می‌دهند. البته که تمرکز اولیه آنها بر روی گذر از کنار 2014 MU69 باقی خواهد ماند.
در همین حال، حتی پس از آنکه این ماموریت به پایان خود برسد، یک گروه از دانشمندان، هنرمندان و مهندسان و برخی دیگر، پیشنهاد می‌کنند نوعی از پیام از جانب زمینیان بر روی هارد درایو نصب نصب شده بر روی افق‌های نو، قرار گیرد.
جیل تارتر (Jill Tarter)، از بنیان‌گذاران مرکز “جستجو برای هوش فرازمینی” (SETI) در سال ۲۰۱۳ گفت:
هنگامی که فضاپیمای افق‌های نو از پلوتو عبور کند، ارسال داده‌های خود را به انجام برساند و به آرامی به حرکت خود ادامه دهد تا از مرز هلیوپاز (Heliopause مرز میان منظومه شمسی و فضای میان‌ستاره‌ای) عبور کند، حدود ۱۰۰ مگابایت از حافظه آن مجددا بازنویسی خواهد شد. این فضا از نماها و صداهایی از سیاره زمین آپلود شده پر خواهد شد. لازم به توضیح است که این داده‌ها توسط گروهی کوچک از دانشمندان تهیه نمی‌شود، بلکه در حقیقت بصورت جهانی جمع می‌شوند.
بیشتر بخوانید:
- تماشا کنید: ویدئوی دیدنی ناسا از گذر نزدیک نیوهورایزنز در سیاره کوتوله پلوتو
- نشانه‌هایی از حیات در سیاره کوتوله سرس پیدا شد!
.
منبع : Space
