مهمة يابانية غير مسبوقة لاستكشاف أقمار المريخ وجمع العينات
اليابان تطلق مهمة MMX لاستكشاف أقمار المريخ فوبوس وديموس تهدف لجمع أول عينات من هذه الأقمار الغامضة تكشف أصلها وتاريخ المريخ وتعيدها للأرض رحلة استكشاف فريدة تعد بفهم جديد لمنظومة المريخ الشمسية مع وورلد برس عربي
ستنطلق اليابان يوم الاثنين 19 أكتوبر في مهمة لم تحاول أي وكالة فضاء إتمامها من قبل: الذهاب إلى مدار المريخ، والهبوط على أحد قمريه، ثم العودة إلى الأرض حاملةً أول عينات في التاريخ من منظومة المريخ. تحمل المهمة اسم MMX، أي «استكشاف أقمار المريخ» (Martian Moons eXploration)، وتسعى لأن تكون أول مركبة تعود إلى الأرض من مدار المريخ. وإن نجحت، فقد تحسم لغزًا علميًا قائمًا حول أصل القمرين فوبوس وديموس، وتكشف شيئًا عن تاريخ المريخ والمنظومة الشمسية المبكرة.
موعد الإطلاق المقرر على صاروخ H3 من مركز تانيغاشيما الفضائي هو 3:41 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة (19:41 بتوقيت غرينتش)، أي 4:41 صباح 20 أكتوبر بالتوقيت المحلي في اليابان. وتفاصيل المهمة متاحة على الموقع الرسمي لـMMX.
ما الذي ستفعله المهمة، ومتى؟
تستغرق الرحلة إلى المريخ نحو 10 أشهر، ويُتوقع أن تبلغ المركبة مداره في أغسطس 2027. هناك ستتخلى عن وحدة الدفع وتدخل «مدارًا شبه تابع» حول فوبوس، وهو مدار يتيح لها الطيران في تشكيل واحد مع القمر بينما يدوران معًا حول المريخ.
تقضي المركبة الأشهر الأولى في رصد فوبوس من ارتفاعات مختلفة. وتُستخدم الأجهزة المخصصة لذلك في رسم خرائط للقمر ودراسة تركيبه وتحديد مواقع الهبوط. بعدها تأتي مرحلتان تحددان نجاح المهمة:
- نشر الروفر: يُنتظر إطلاق الروفر IDEFIX في أواخر 2028 أو أوائل 2029، خلال أولى تجربتين لمحاكاة الهبوط. سيُفلت من ارتفاع نحو 40 مترًا (130 قدمًا) فوق السطح. وفوبوس جسم صغير عرضه 22 كيلومترًا (14 ميلًا) وجاذبيته ضعيفة جدًا، لذا يُتوقع أن يسقط الروفر سقوطًا حرًا ثم يعدّل وضعه بعد عدة ارتدادات، ويبدأ دراسة التضاريس وظروف السطح. ويمكن الاطلاع على مرجع نشر IDEFIX.
- جمع العينات: قد يبدأ في أقرب تقدير في ديسمبر 2028، بحسب ما قالته ليندسي هايز في إحاطة صحفية عن المهمة في 15 أكتوبر.
تخطط المهمة لهبوطين لجمع العينات، تنزل فيهما وحدتا الاستكشاف والعودة معًا وتعودان معًا. وتجمع أداتا C-sampler وP-sampler ما لا يقل عن 10 غرامات (0.35 أونصة) من مادة فوبوس، وتُخزَّن في كبسولة العودة قبل أن تقلع المركبة إلى المدار من جديد. وبعد أول جمع للعينات تعود إلى المدار شبه التابع قبل محاولة الهبوط الثاني.
ثم تدرس المركبة فوبوس نحو ثلاث سنوات، قبل أن تنتقل في 2030 إلى مدار أعلى «رنيني» حول المريخ يقطع مسار ديموس مرارًا، ما يتيح سلسلة تحليقات قريبة منه. وتُقارَن ملاحظات ديموس ببيانات فوبوس لتقصّي أصل القمرين.
وتبدأ رحلة العودة بعد ذلك. تغادر المركبة المريخ في نوفمبر 2030، وفي نهاية العام تقريبًا تنفصل وحدة الاستكشاف عن وحدة العودة. تغادر الأخيرة مجال جاذبية المريخ وتبدأ رحلة من 8 أشهر نحو الأرض. وفي 2031 تنفصل كبسولة العينات وتدخل الغلاف الجوي، وتستهدف الهبوط بالمظلة في منطقة ووميرا بأستراليا، حيث تُجمع العينات لتحليلها مخبريًا.
ما مكوّنات المركبة؟
تتألف MMX من ثلاث وحدات رئيسية وروفر صغير، وقد صنعت الوحدات الثلاث شركة Mitsubishi Electric. الأولى وحدة الدفع، وتدفع المركبة نحو المريخ بعد انفصالها عن الصاروخ H3. والثانية وحدة الاستكشاف، وتحمل الروفر IDEFIX بحجم فرن ميكروويف ومعظم الأجهزة العلمية. والثالثة وحدة العودة، وتضم كبسولة إعادة العينات.
طوّرت الروفر وكالتا CNES الفرنسية وDLR الألمانية، وهو يحمل كاميرات ومطياف رامان RAX ومقياس الإشعاع miniRAD. سيفحص RAX وminiRAD تركيب سطح فوبوس ودرجة حرارته عن قرب. أما اسمه فمستوحى من الكلب IDEFIX في القصة المصورة الفرنسية «Asterix» التي تعود إلى ستينيات القرن الماضي، وفيه إشارة إلى أول قمر صناعي فرنسي، Astérix، الذي أُطلق عام 1965.
لماذا يبقى أصل فوبوس وديموس لغزًا؟
القمران صغيران غير منتظمي الشكل، ويشبهان في بعض خصائصهما الكويكبات البدائية من النوع D، وهي أجرام قديمة يُعتقد أنها تحتفظ بمادة من تكوّن المنظومة الشمسية قبل نحو 4.6 مليار سنة. ومن هنا نشأت النظرية الأولى: أنهما تكوّنا في مكان آخر ثم أسرتهما جاذبية المريخ. لكن مداريهما شبه الدائريين والمحاذيين لخط الاستواء يعقّدان هذا التفسير.
تقول النظرية الثانية إن اصطدامًا قديمًا قذف مادة من المريخ إلى المدار فتشكل قرص حطام، ثم تجمّع القمران منه تدريجيًا، على نحو يشبه تكوّن قمر الأرض. ولم تحسم الملاحظات الجيولوجية والمدارية أي النظريتين صحيحة، واقتُرحت كذلك سيناريوهات هجينة تجمع بينهما.
يلخّص توم ستاتلر، المسؤول عن برنامج MMX في ناسا وعالم في شعبة علوم الكواكب فيها، الصعوبة قائلًا: «إنهما خطّان مختلفان تمامًا من الأدلة يشيران في اتجاهين مختلفين. وهذا ما يجعلها أحجية مثيرة للاهتمام». ويضيف: «هناك طرق شتى وتوليفات شتى بين هذين السيناريوين الأساسيين». ثم يقول: «لكن هذه هي الأحجية منذ البداية: دليلان يبدوان متناقضين يشيران إلى ما كان عليه التاريخ الحقيقي، لكننا لا نعرف بعد ما هو».
ويرى ستاتلر أن أهمية القمرين تتجاوزهما: «فوبوس وديموس مثيران للاهتمام، لكن ليس لذاتهما فحسب. وجودهما قطعة أساسية في القصة الأكبر لمنظومة المريخ». ويقول أيضًا: «باكتشاف أصل القمرين، سنكتسب رؤى جديدة عن تاريخ المريخ والأرض معًا، وبخاصة تلك الأحداث التي شكّلت الكوكبين قبل مليارات السنين وأسهمت في صنع العوالم التي نراها اليوم».
كيف ستُقرأ الأدلة؟
لكل نظرية بصمة كيميائية متوقعة. فالكويكب المأسور قد يحتفظ بتواقيع كيميائية من أماكن أخرى في المنظومة الشمسية، منها عناصر متطايرة كالهيدروجين. أما القمر المتكوّن من الاصطدام فقد يحتوي مادة من المريخ ومن الجسم المصطدم، تغيّرت بفعل حرارة شديدة.
وتتوزع المهمة على أجهزة تتكامل فيما بينها:
- TENGOO وOROCHI وLIDAR: كاميرا تلسكوبية للرسم الخرائطي، وكاميرا متعددة الأطياف، ومقياس ارتفاع ليزري. تخطط من المدار تضاريس فوبوس وجيولوجيته وتباين مواد سطحه، وتحدد مواقع الهبوط.
- MIRS: مطياف أشعة تحت الحمراء فرنسي يصنّف المعادن السطحية ويبحث عن مركبات عضوية.
- RAX وminiRAD: على الروفر، يفحصان معادن السطح وخصائصه الحرارية عن قرب.
- MEGANE: مطياف لأشعة غاما والنيوترونات من ناسا، بنته Johns Hopkins APL، ويقيس التركيب العنصري تحت سطح فوبوس بعمق عشرات السنتيمترات بحثًا عن العناصر المتطايرة.
- MSA: محلل الطيف الكتلي، يقيس الجسيمات المشحونة حول فوبوس ويبحث عن جليد تحت السطح. ويدرس تأثيرات الرياح الشمسية في القمر والجسيمات المتسربة من الغلاف الجوي للمريخ.
- CMDM: مراقب الغبار حول المريخ، ويقيس الغبار بما فيه الجسيمات التي قد تقذفها الاصطدامات من القمرين. وتحمل وحدة العودة أيضًا جهاز IREM لمراقبة بيئة الإشعاع بين الكواكب.
وتتيح نتائج MEGANE ترجيح إحدى النظريتين. فارتفاع وفرة الهيدروجين والكلور والصوديوم والبوتاسيوم يرجّح الأسر الكويكبي، وانخفاضها قد يدل على تدهور حراري وكيميائي ناجم عن اصطدام كوكبي. ومقارنة هذه النتائج بالعينات المعادة قد تفرّق بين التسخين الناتج عن الاصطدام والتعرية الفضائية الطويلة الأمد. ومن جهة أخرى، قد تُظهر مقارنة ديموس بفوبوس ما إذا كان القمران متشابهي التركيب ومن أصل مشترك.
يوضح ديفيد لورنس، الباحث الرئيسي لجهاز MEGANE في APL، حجم الجهل الحالي: «في هذه المرحلة، لا نعرف شيئًا عن تركيب فوبوس». ويتابع: «لدينا معلومات عن المعادن، لكن ليس لدينا تركيب عنصري. والعناصر مفتاح حقيقي للوصول إلى بعض هذه الأسئلة التأسيسية». ويشرح تسمية الجهاز قائلًا: «في اليابانية، تعني كلمة "megane" النظارات الطبية»، و«لذلك نحب أن نفكر في MEGANE بوصفه أداة ستنظر إلى فوبوس بنظارات من أشعة غاما والنيوترونات».
ماذا ستكشف العينات في مختبرات الأرض؟
ستفحص التحليلات المخبرية التركيب الكيميائي للعينات ومعادنها، وتقارن التحاليل النظائرية بصمتها العنصرية بصخور المريخ ومادة الكويكبات. ويعتقد علماء JAXA أن جزءًا من المادة المعادة قد يكون من أصل مريخي، فربما قذفت اصطدامات كويكبية قديمة صخورًا مريخية إلى فوبوس.
من يشارك في المهمة، ومن يستفيد؟
تقود JAXA المهمة، وتقدّم ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ESA العتاد والدعم في الاتصالات عبر شبكة الفضاء السحيق (Deep Space) التابعة لناسا وشبكة Estrack التابعة لـESA.
تسهم ناسا بجهاز MEGANE وبأداة الجمع الهوائية P-sampler التي بنتها Honeybee Robotics، وبنحو 87 مليون دولار حتى نهاية المهمة. وهي تموّل علماء أمريكيين في فريق المهمة، وستُشرك خبراءها في المواد الفلكية في تحليل العينات. وتحصل على ما لا يقل عن 15% من العينات المعادة، وستُحفظ في مركز جونسون الفضائي في هيوستن للتحليل والتخزين الطويل الأمد.
وتقول ليندسي هايز، القائمة بأعمال مديرة شعبة علوم الكواكب في ناسا، إن الوكالة ستشارك «مشاركةً كاملة في فحص عينات فوبوس وتحليلها العلمي عند وصولها إلى الأرض». وتضيف: «نحصل على كل القيمة وعلى كل المشاركة العلمية بتكلفة إجمالية أقل من تمويل المهمة بأكملها».
أما ستاتلر فيقول: «ستكون عينات فوبوس تاريخية»، ويرى أنها ستظل متاحة «لأبحاث مستقبلية تجيب عن أسئلة لا نعرف بعدُ كيف نطرحها». وقبل ذلك، تنتظر الأرض ست سنوات تقريبًا من الرحلة والمدار والهبوط، لتعرف هل جاء القمران من خارج المريخ أم وُلدا من جرحه القديم.
أخبار ذات صلة
تراجع الزراعة في العصور الوسطى: كيف أعاد الموت الأسود رسم التنوع البيولوجي
علماء الفلك يطلبون مساعدتك في البحث عن الثقوب السوداء المفقودة في درب التبانة
رواد أرتيميس الثانية يفوزون بميدالية Stephen Hawking في مهرجان Starmus
