آیا می‌شود روی غول‌های گازی مانند اورانوس هم فرود آمد؟

به گزارش مجله خبری نگار،همشهری آنلاین، بشر با موفقیت کاوشگر‌هایی را روی مریخ و زهره، دو مورد از چهار سیاره سنگی منظومه شمسی، فرود آورده است. در حالی‌که سیاره عطارد، به دلیل نزدیکی زیاد به خورشید و دمایی تقریبا هم‌سطح با زهره، هدفی دشوار برای عملیات‌های آینده محسوب می‌شود، اگر این سیاره دارای سطحی سنگی باشد، دانشمندان راهی برای فرود آمدن بر آن خواهند یافت.

سیاره‌هایی مانند مشتری و زحل برخلاف سیاره‌های سنگی، سطح جامدی ندارند و بیشتر از گاز‌هایی مانند هیدروژن و هلیوم ساخته شده‌اند. بنابراین، کاوشگر یا فضاپیما در صورت ورود به آنها، به‌جای نشستن بر سطح، درون لایه‌های گازی فرو خواهد رفت.

تلاش برای ایستادن روی سیاره‌های گازی سرانجام خوشی نخواهد داشت. نزدیک‌ترین اقدام بشر در این زمینه، ارسال کاوشگر‌هایی بوده است که در مراحل پایانی ماموریت خود عمدا به درون سیارات غول‌پیکر گازی سقوط داده شده‌اند. برای مثال، در مورد سیاره مشتری، این اقدام به‌منظور جلوگیری از آلودگی احتمالی قمر اروپا انجام شد.

ورود به جو مشتری با دقت بسیار بالا برنامه‌ریزی شده بود تا در نقطه‌ای خاص و کنترل‌شده انجام شود. ناسا توضیح می‌دهد: «اگر ناظری در بالای ابر‌های مشتری مستقر بود، می‌توانست ورود کاوشگر گالیله را تماشا کند که از زاویه‌ای حدود ۲۲ درجه بالاتر از افق محل دید آن ناظر، وارد جو می‌شد و با سرعت بالا به سوی درون سیاره سقوط می‌کرد.»

ساختار اورانوس بیشتر از مایعات و گاز‌های در حال چرخش تشکیل شده است

کاوشگر گالیله با سرعت بسیار زیادی وارد جو مشتری شد، به‌طوری که اگر کسی در آن‌جا حضور داشت، ورود آن را مانند جسم آتشین و بسیار سریعی می‌دید که با صدایی مهیب از آسمان فرو می‌افتد. سرعت کاوشگر مذکور آن ۴۸٫۲ کیلومتر در ثانیه بود. با چنین سرعتی می‌شود فاصله بین لس‌آنجلس تا نیویورک را فقط در ۸۲ ثانیه طی کرد.

کاوشگر گالیله پس از ورود به جو مشتری، توانست تقریبا به مدت یک ساعت اطلاعات علمی را به زمین ارسال کند، اما پیش رسیدن به هر سطح جامدی (اگر اصلا وجود داشته باشد)، بر اثر فشار، گرما، و شرایط شدید جوی سیاره از بین رفت.

گرچه باور داریم سیاره مشتری دارای هسته‌ای جامد است، این موضوع هنوز تایید نشده است و با توجه به دمای بسیار بالا و فشار فوق‌العاده شدید در آن ناحیه، حتی اگر به آن‌جا برسید، تجربه‌ای مشابه قدم زدن بر روی سیاره‌ای سنگی نخواهد بود.

پس تکلیف غول‌های یخی مانند نپتون و اورانوس چه می‌شود؟ آیا ایستادن روی سیاره اورانوس امکان‌پذیر است؟

غول‌های یخی نیز مشابه سیارات غول‌پیکر گازی، عمدتا از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند. بااین‌حال، وجود عناصر دیگر در ترکیب آنها، تصویر کلی را پیچیده‌تر می‌سازد.

گرچه به سیاره‌های اورانوس و نپتون «غول‌های یخی» گفته می‌شود، درواقع موادی مانند آب، آمونیاک و متان که درون آنها وجود دارد، به‌دلیل فشار بسیار زیاد به حالت جامد یخی نیستند، بلکه به شکل مایعات متراکم یا حالت‌های غیرعادی ماده در آمده‌اند. به‌دلیل وجود لایه‌های ضخیم از گاز‌هایی مانند هیدروژن و هلیوم، دانشمندان نمی‌توانند با قطعیت بگویند ساختار درونی این سیارات چگونه است، اما احتمال می‌دهند که درون آنها خبری از سطح سخت و جامد مانند زمین یا مریخ نباشد.

علت اینکه اورانوس و نپتون غول‌های یخی نامیده می‌شوند این است که دانشمندان بر این باورند آب، آمونیاک و متان موجود در آنها در زمان شکل‌گیری سیارات به صورت یخ بوده‌اند.

اورانوس و نپتون سطح مشخص و جامدی ندارند که بتوان روی آن فرود آمد یا ایستاد. آنچه از بیرون دیده می‌شود، تنها لایه‌هایی از گاز‌های متلاطم و متحرک است. اما اگر جسمی سنگین‌تر از گاز، مانند انسان یا کاوشگر، وارد این سیارات شود و به درون آنها فرو رود، درنهایت پس از عبور از لایه‌های ضخیم گازی و مایع به ناحیه‌ای مرکزی با هسته‌ای سنگی یا جامد خواهد رسید. البته این ناحیه نیز به‌دلیل فشار و دمای بسیار بالا، محیطی نیست که بتوان در آن ایستاد یا زنده ماند.

ناسا در توضیحی درباره نپتون بیان می‌کند: «نپتون سطح جامدی ندارد. جو آن که عمدتا از هیدروژن، هلیوم و متان تشکیل شده است، تا اعماق زیادی ادامه می‌یابد و به‌تدریج با موادی مانند آب و یخ‌های ذوب‌شده ترکیب می‌شود. این لایه‌ها سرانجام به هسته‌ای سنگین و نسبتا جامد می‌رسند که جرم آن با جرم زمین برابری می‌کند.»

اورانوس و نپتون سطح مشخص و جامدی ندارند که بتوان روی آن فرود آمد یا ایستاد

گمان می‌رود وضعیت در سیاره اورانوس نیز مشابه باشد. طبق توضیحات ناسا، اورانوس سطح سفت و مشخصی ندارد که فضاپیما بتواند روی آن بنشیند. ساختار این سیاره بیشتر از مایعات و گاز‌های در حال چرخش تشکیل شده است. بنابراین، حتی اگر فضاپیما تلاش کند وارد جو اورانوس شود، به‌دلیل فشار و دمای بسیار شدید پیش از رسیدن به اعماق، از بین خواهد رفت.

اگر انسان یا فضاپیما بخواهد روی سیاراتی مانند اورانوس یا نپتون فرود بیاید، درنهایت پس از عبور از لایه‌های گازی و مایع، به هسته‌ای سنگی می‌رسد. اما پیش از آن، فشار و گرمای شدید درون این سیارات باعث می‌شود بدن انسان (یا حتی فضاپیمای فلزی) کاملا متلاشی و نابود شود. بااین‌حال، دانشمندان و آژانس‌های فضایی همچنان تلاش می‌کنند کاوشگر‌هایی به این سیارات بفرستند تا اطلاعات دقیق‌تری درباره ساختار، ترکیبات و شرایط آنها به‌دست آورند.

لوئیس والپوت از آژانس فضایی اروپا در سال ۲۰۲۳، پس از تلاش برای شبیه‌سازی کاوشگری که بتواند به سیاره‌های گازی نفوذ کند، اظهار داشت: «اگر بخواهیم کاوشگری را به درون جو سیاراتی مانند اورانوس یا نپتون بفرستیم، باید آن را به گونه‌ای طراحی کنیم که فشار و گرمای بسیار شدید این جو‌ها را تحمل کند. بدون سیستم حفاظتی حرارتی بسیار پیشرفته، کاوشگر در همان مراحل اولیه ورود از بین می‌رود و فرصت ارسال داده‌های علمی را نخواهد داشت.»

برای اینکه بتوانیم سیستم محافظ حرارتی مناسب برای کاوشگر‌های اعزامی به سیاراتی مانند اورانوس یا نپتون طراحی کنیم، ابتدا باید تجهیزات و آزمایشگاه‌های فعلی را به‌روزرسانی کنیم تا بتوانند شرایط واقعی این سیارات، ازجمله ترکیب گاز‌های موجود در جو و سرعت بالای ورود کاوشگر به آنها را به‌طور دقیق شبیه‌سازی کنند. بدون این شبیه‌سازی‌ها، طراحی موثر و ایمن چنین سیستم‌هایی ممکن نخواهد بود.