ناسا به‌دنبال کشف غاری پنهان در زیر حفره‌ای عظیم روی ماه

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،ناسا با حمایت از یک پروژه علمی جدید قصد دارد با استفاده از رادار نفوذی زمین، حسگر‌های لرزه‌ای و ابزار‌های اندازه‌گیری گرانش وجود یک غار یا تونل گدازه‌ای در زیر سطح ماه را بررسی کند، کشفی که می‌تواند اطلاعات تازه‌ای درباره تاریخ آتشفشانی ماه و ساختار‌های زیرسطحی آن در اختیار دانشمندان قرار دهد.

دانشمندان با بررسی داده‌های به‌دست‌آمده از مدار ماه، شواهد قابل‌توجهی از وجود غار‌ها و تونل‌های گدازه‌ای در زیر سطح این جرم آسمانی به دست آورده‌اند. این ساختار‌های زیرزمینی علاوه بر اهمیت علمی برای شناخت تاریخ زمین‌شناختی ماه ممکن است در آینده به‌عنوان پناهگاهی برای فضانوردان در برابر تابش‌های خطرناک و تغییرات شدید دمایی مورد استفاده قرار گیرند.

در همین راستا سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا ناسا پروژه‌ای به سرپرستی مؤسسه علوم سیاره‌ای Planetary Science Institute را برای بررسی احتمال امتداد یک غار بزرگ در زیر حفره تپه‌های ماریوس (Marius Hills Pit) انتخاب کرده است. هدف این ماموریت بررسی مستقیم ساختار‌های زیرسطحی این منطقه و تعیین این موضوع است که آیا حفره یادشده به یک غار یا تونل گدازه‌ای بزرگ‌تر در زیر سطح ماه راه دارد یا خیر.

بررسی غار احتمالی ماه با رادار، حسگر‌های لرزه‌ای و ابزار سنجش گرانش

این پروژه با عنوان ابزار‌های ژئوفیزیکی برای بررسی حفره ماه در تپه‌های ماریوس (Geophysical Instruments for Marius Lunar Pit Investigation) و با نام اختصاری GIMLI شناخته می‌شود.

در این ماموریت یک فرودگر و یک ماه‌نورد حامل مجموعه‌ای از تجهیزات علمی خواهند بود که برای بررسی ساختار‌های پنهان زیر سطح ماه طراحی شده‌اند. دانشمندان با ترکیب داده‌های حاصل از چند روش ژئوفیزیکی تلاش می‌کنند جنس مواد زیرسطحی، ویژگی‌های زمین‌شناختی منطقه و ابعاد احتمالی فضای خالی زیر حفره را مشخص کنند.

یکی از ابزار‌های اصلی این ماموریت رادار نفوذی زمین است که با ارسال امواج رادیویی به زیر سطح به شناسایی ساختار‌های مدفون کمک می‌کند. این فناوری می‌تواند اطلاعاتی درباره لایه‌های زیرزمینی و مرز میان مواد مختلف در اختیار پژوهشگران قرار دهد.

در کنار آن حسگر‌های لرزه‌ای برای ثبت نحوه انتشار ارتعاشات در زمین به کار گرفته می‌شوند. در این روش ارتعاشات به‌صورت کنترل‌شده ایجاد می‌شوند و دانشمندان با بررسی چگونگی حرکت امواج در مواد زیرسطحی می‌توانند درباره ساختار و ویژگی‌های آنها اطلاعات بیشتری به دست آورند.

ابزار دیگری که در این پروژه استفاده خواهد شد، گراویمتر یا دستگاه اندازه‌گیری گرانش است. این ابزار تغییرات میدان گرانشی را اندازه‌گیری می‌کند و داده‌های آن می‌تواند به شناسایی تفاوت‌های چگالی در زیر سطح ماه و بررسی احتمال وجود فضا‌های خالی کمک کند.

همچنین دوربین‌هایی برای تصویربرداری از سطح ماه و دیواره‌های حفره به کار گرفته خواهند شد. تصاویر حاصل اطلاعات مستقیمی درباره لایه‌های قابل‌مشاهده، شکل حفره و ویژگی‌های زمین‌شناختی اطراف آن فراهم می‌کنند.

پژوهشگران قصد دارند داده‌های این تجهیزات را با یکدیگر ترکیب کنند تا تصویری دقیق‌تر از ساختار زیرسطحی منطقه به دست آورند و در صورت شناسایی یک فضای خالی ابعاد احتمالی آن را تخمین بزنند.

بازگشت روش‌های لرزه‌نگاری فعال به اکتشافات سیاره‌ای

تان پوتزیگ، معاون مدیر و دانشمند ارشد موسسه علوم سیاره‌ای و سرپرست پروژه GIMLI با اشاره به اهمیت استفاده از روش‌های لرزه‌ای در این ماموریت گفت که بازگرداندن روش‌های لرزه‌نگاری با منبع فعال به علوم سیاره‌ای از اهداف دیرینه او بوده است.

به گفته وی این روش از زمان انجام نخستین بررسی‌های لرزه‌ای روی ماه به دست فضانوردان مأموریت‌های آپولو عملا در اکتشافات سیاره‌ای مورد استفاده قرار نگرفته است.

پوتزیگ توضیح داد که ترکیب این روش با رادار نفوذی زمین و اندازه‌گیری‌های گرانشی، امکان شناخت دقیق‌تر ویژگی‌های زیرسطحی ماه را فراهم می‌کند. این روش‌ها در کنار یکدیگر می‌توانند اطلاعاتی درباره ساختار مواد زیرزمینی و وجود احتمالی یک تونل گدازه‌ای که از حفره تپه‌های ماریوس امتداد یافته است ارائه دهند.

اهمیت این رویکرد در آن است که هر یک از روش‌های اندازه‌گیری جنبه متفاوتی از ساختار زیرسطحی را بررسی می‌کند. رادار می‌تواند به شناسایی مرز‌ها و لایه‌های مدفون کمک کند، داده‌های لرزه‌ای اطلاعاتی درباره نحوه انتشار امواج در مواد زیرزمینی ارائه می‌دهند و اندازه‌گیری گرانش نیز برای بررسی تفاوت‌های چگالی در زیر سطح مفید است.

ترکیب این داده‌ها می‌تواند عدم قطعیت‌های موجود در تفسیر ساختار‌های زیرزمینی را کاهش دهد و به دانشمندان اجازه دهد احتمال وجود غار یا تونل گدازه‌ای را با دقت بیشتری ارزیابی کنند.

شرکت هانی‌بی رباتیکس از شرکت‌های زیرمجموعه بلو اوریجین بخش عمده‌ای از تجهیزات این ماموریت را خواهد ساخت.

این شرکت مسئول ساخت تجهیزاتی از جمله ابزار‌های سامانه لرزه‌نگاری فعال گراویمتر و دوربین‌ها خواهد بود. هانی‌بی رباتیکس همچنین به‌عنوان شریک تجاری موسسه علوم سیاره‌ای خدمات مدیریت پروژه را ارائه می‌دهد و وظیفه یکپارچه‌سازی تجهیزات علمی روی فرودگر و ماه‌نورد را بر عهده خواهد داشت.

بر اساس برنامه اعلام‌شده عملیات سطحی ماه نیز به‌صورت مشترک میان موسسه علوم سیاره‌ای و هانی‌بی رباتیکس هدایت خواهد شد.

آژانس فضایی نروژ نیز رادار نفوذی زمین موردنیاز این پروژه را تامین می‌کند و در فعالیت‌های پژوهشی با موسسه علوم سیاره‌ای همکاری خواهد داشت.

علاوه بر این پژوهشگرانی از دانشگاه ایالتی بویزی، دانشگاه جانز هاپکینز، موسسه علوم قمری و سیاره‌ای و دانشگاه اسلو در این پروژه مشارکت خواهند کرد.

این همکاری میان نهاد‌های علمی، شرکت‌های فناوری فضایی و سازمان‌های فعال در حوزه اکتشافات سیاره‌ای، امکان ترکیب تخصص‌های مختلف برای بررسی دقیق‌تر ساختار‌های زیرسطحی ماه را فراهم می‌کند.

ناسا بودجه پروژه GIMLI را از طریق برنامه محموله‌ها و تحقیقات علمی روی سطح ماه (Payloads and Research Investigations on the Surface of the Moon) یا PRISM تامین خواهد کرد.

این برنامه با هدف انتقال ابزار‌ها و تجهیزات علمی به سطح ماه از فضاپیما‌هایی استفاده می‌کند که ارائه‌دهندگان خدمات در چارچوب ابتکار خدمات تجاری محموله‌های قمری (Commercial Lunar Payload Services) یا CLPS فراهم می‌کنند.

در این چارچوب یکی از ارائه‌دهندگان خدمات CLPS فرودگر و ماه‌نورد موردنیاز پروژه را تامین خواهد کرد تا تجهیزات علمی بتوانند به سطح ماه منتقل شوند و بررسی‌های میدانی را انجام دهند.

آماندا هندریکس، مدیر و مدیرعامل موسسه علوم سیاره‌ای با اشاره به انتخاب این پروژه گفت که GIMLI نمونه‌ای از پژوهش‌های بلندپروازانه در علوم سیاره‌ای است که این موسسه برای انجام آنها شکل گرفته است.

او افزود که پوتزیگ و گروه پژوهشی‌اش پرسشی علمی را که پیش‌تر از طریق بررسی‌های مداری مطالعه می‌شد به مأموریتی برای تحقیق مستقیم روی سطح ماه تبدیل کرده‌اند.

به گفته هندریکس این موسسه از هدایت پروژه و همکاری با ناسا و هانی‌بی رباتیکس برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ماه و گذشته آتشفشانی آن استقبال می‌کند.

دیواره‌های حفره تپه‌های ماریوس چه اطلاعاتی در اختیار دانشمندان می‌گذارند؟

حفره تپه‌های ماریوس در یکی از مناطق ماه قرار دارد که از نظر تنوع فعالیت‌های آتشفشانی اهمیت ویژه‌ای دارد. دیواره‌های این حفره لایه‌هایی از جریان‌های گدازه و رگولیت را آشکار می‌کنند، رگولیت به مواد سست و خردشده‌ای گفته می‌شود که سطح ماه را پوشانده‌اند.

این لایه‌ها معمولا در زیر سطح قرار دارند و دسترسی مستقیم به آنها امکان‌پذیر نیست. ازاین‌رو دیواره‌های حفره فرصتی برای مطالعه موادی فراهم می‌کنند که در شرایط عادی زیر لایه‌های سطحی پنهان می‌مانند.

بررسی این لایه‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا مسیر حرکت گدازه‌ها در این منطقه را در طول تاریخ آتشفشانی ماه بازسازی کنند. همچنین ممکن است مشخص شود که فوران‌های آتشفشانی در چه بازه‌هایی رخ داده‌اند و آیا فاصله‌های زمانی طولانی میان دوره‌های فوران وجود داشته است یا خیر.

اگر ماموریت GIMLI بتواند وجود غار یا تونل گدازه‌ای را تایید کند فضای داخلی آن نیز ممکن است شواهد بیشتری از فعالیت‌های آتشفشانی باستانی ماه در خود حفظ کرده باشد؛ فعالیت‌هایی که احتمالا در شکل‌گیری این ساختار نقش داشته‌اند.

غار‌ها و تونل‌های گدازه‌ای معمولا در اثر حرکت گدازه‌های آتشفشانی و سردشدن یا تخلیه بخشی از جریان آنها شکل می‌گیرند. در چنین شرایطی ممکن است پس از سردشدن بخش بیرونی جریان و ادامه حرکت مواد مذاب در داخل آن مجرایی زیرزمینی باقی بماند. شناسایی چنین ساختار‌هایی در ماه می‌تواند به شناخت بهتر فرایند‌های آتشفشانی در این جرم آسمانی کمک کند.

چرا کشف تونل گدازه‌ای برای شناخت تاریخ ماه اهمیت دارد؟

گرت مورگان، دانشمند ارشد موسسه علوم سیاره‌ای و معاون محقق اصلی برنامه GIMLI تایید وجود یک تونل گدازه‌ای بزرگ را فرصتی برای شناخت بهتر چگونگی فعالیت‌های آتشفشانی در ماه دانست.

او توضیح داد که تونل‌های گدازه‌ای از ویژگی‌های رایج آتشفشان‌های بازالتی روی زمین هستند؛ بنابراین شناسایی نمونه‌هایی از این ساختار‌ها در ماه می‌تواند به پژوهشگران امکان دهد از دانش به‌دست‌آمده درباره غار‌های مشابه زمینی برای درک بهتر تاریخ زمین‌شناختی ماه استفاده کنند.

بازالت یکی از سنگ‌های آتشفشانی رایج است که از سردشدن گدازه شکل می‌گیرد. مطالعه ساختار‌های مرتبط با جریان‌های بازالتی می‌تواند اطلاعاتی درباره چگونگی حرکت مواد مذاب، نحوه سردشدن آنها و شرایط فعالیت آتشفشانی در گذشته ارائه دهد.

از سوی دیگر بررسی تونل‌های گدازه‌ای احتمالی تنها به شناخت گذشته ماه محدود نمی‌شود. ساختار‌های زیرسطحی بزرگ می‌توانند در مطالعات آینده درباره محل‌های مناسب برای استقرار تجهیزات یا فعالیت‌های اکتشافی نیز اهمیت داشته باشند.

یکی از مزیت‌های احتمالی چنین فضا‌هایی برای ماموریت‌های انسانی، محافظت نسبی در برابر تابش‌های فضایی و تغییرات شدید دمایی سطح ماه است. بااین‌حال استفاده از این ساختار‌ها به‌عنوان پناهگاه فضانوردان در آینده به بررسی‌های بیشتر درباره پایداری، ابعاد، دسترسی و شرایط محیطی آنها نیاز دارد.

هدف پروژه GIMLI صرفا یافتن یک غار یا تونل گدازه‌ای نیست. حتی اگر بررسی‌ها نتوانند وجود چنین ساختاری را تایید کنند، اندازه‌گیری‌های انجام‌شده از محیط زیرسطحی منطقه همچنان می‌توانند اطلاعات مهمی درباره چگونگی شکل‌گیری حفره تپه‌های ماریوس و ویژگی‌های زمین‌شناختی آن ارائه دهند.

داده‌های راداری لرزه‌ای و گرانشی ممکن است به شناسایی لایه‌های زیرزمینی، بررسی تفاوت‌های چگالی مواد و درک بهتر فرایند‌هایی کمک کنند که به شکل‌گیری این حفره منجر شده‌اند.

به این ترتیب نتایج ماموریت می‌تواند در هر دو حالت به پیشرفت دانش درباره ماه کمک کند، چه وجود یک فضای زیرزمینی گسترده تایید شود و چه مشخص شود که ساختار منطقه با فرضیه‌های اولیه درباره غار یا تونل گدازه‌ای مطابقت ندارد.

پروژه GIMLI تلاش دارد بررسی ساختار‌های پنهان زیر سطح ماه را از مرحله تحلیل داده‌های مداری به بررسی مستقیم در سطح این جرم آسمانی گسترش دهد. ترکیب چند روش ژئوفیزیکی در این ماموریت می‌تواند درک دانشمندان از تاریخ آتشفشانی ماه چگونگی شکل‌گیری حفره‌ها و احتمال وجود فضا‌های زیرزمینی را بهبود بخشد، فضا‌هایی که در صورت تایید و شناخت دقیق‌تر ممکن است در برنامه‌ریزی برای اکتشافات آینده ماه نیز مورد توجه قرار گیرند.