برای نخستین‌بار پدیده “هواتاب” در مریخ دیده شد

جو سیاره‌ مریخ تابش سبز ویژه‌ای دارد، درست مانند زمین. این نخستین‌بار است که چنین تابشی در دنیایی بیگانه دیده می‌شود.
ExoMars Trace Gas Orbiter Spots Daylight Green Oxygen at Mars scaled
برداشت هنری از “مدارگرد ردیاب گاز اگزومارس” سازمان فضایی اروپا و تابش سبز اکسیژن در جو مریخ. این پرتو که در سمت روزِ مریخ دیده شده همانند پرتوی شبانه‌ی “هواتاب” است که فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی در جو زمین دیده‌اند.

یکی از فضاپیماهای سازمان فضایی اروپا به نام “مدارگرد ردیاب گاز اگزومارس”(TGO) که در مدار مریخ تابش زُمردینی در جو نازک این سیاره دیده، و این نخستین‌بار است که چنین پدیده‌ای در دنیایی به جز زمین دیده می‌شود. “ژان-کلود ژرار”، نویسنده اصلی پژوهش از دانشگاه لیژ بلژیک می‌گوید: «یکی از درخشان‌ترین تابش‌ها در زمین پرتوی هواتاب است. دقیق‌تر بگوییم این تابش از اتم‌های اکسیژن در طول موج ویژه‌ای منتشر می‌شود که تاکنون در سیاره‌ دیگری دیده نشده بود.»

ژرار می‌افزاید: «اما از حدود ۴۰ سال پیش وجود این تابش در سیاره‌ مریخ پیش‌بینی شده بود- و ما به لطف مدارگرد ردیاب گاز اگزومارس پیدایش کردیم.» چنانکه ژرار گفت، این تابش اکسیژن نشانِ ویژۀ اکسیژن است. بینندگان آسمان در عرض‌های بالای زمین خودمان می‌توانند این پرتوی ویژه را در نمایش‌های اثیری و چندرنگی که به نام شفق قطبی شناخته می‌شود و از برخورد ذرات باردار باد خورشیدی به مولکول‌های بلندای جو پدید می‌آید ببینند.

ولی هواتاب متفاوت است. این تابش که به نام “پرتوی شب” هم خوانده می‌شود دستاورد برهم‌کنش نور خورشید با اتم‌ها و مولکول‌های هوا است که به تولید نوری ظریف ولی پیوسته می‌انجامد. دیدن این تابش کار سختی است، حتی اینجا روی زمین، بینندگان اغلب باید با دیدی کج به آسمان نگاه کنند تا آن را ببینند، از همین روست که برخی از بهترین عکس‌هایی که از هواتاب سبزفام زمین گرفته شده از آنِ فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی بوده است.

این تابش پیوسته در هنگام روز هم رخ می‌دهد، اما دیدنش دیگر بسیار از نمونه‌ی شبانه سخت‌تر است، و سازوکارِ اندکی متفاوت هم دارد. به نوشته‌ی مقام‌های سازمان فضایی اروپا: «هواتابِ شبانه از بازپیوند مولکول‌های شکسته پدید می‌آید، ولی هواتاب روزانه هنگامی رخ می‌دهد که نور آفتاب به طور مستقیم اتم‌ها و مولکول‌هایی مانند نیتروژن و اکسیژن را برانگیزد.» ژرار و همکارانش از آوریل تا دسامبر پارسال به کمک یکی از دستگاه‌های تی‌جی‌او به نام نوماد (NOMAD) که طیف‌سنج فرابنفش و نور دیدنی یوویس (UVIS) را هم در بر دارد، به بررسی هوای سیاره‌ سرخ در یک مُدِ رصدی ویژه پرداختند.

ان کرین وندل، پژوهشگر دستگاه نوماد و یکی از نویسندگان این تحقیق بنیاد سلطنتی اخترشناسی فضایی بلژیک می‌گوید: «رصدهای گذشته هیچگونه تابش سبزی را در مریخ نشان نداده بودند، از همین رو ما بر آن شدیم تا جهت کانال پاسوی دستگاه یوویس را تغییر داده و آن را رو به “لبه‌” سیاره‌ مریخ نشانه بگیریم، مانند همان چشم‌اندازی که در عکس‌های فضانوردان ایستگاه فضایی از زمین می‌بینیم.»

این دانشمندان هوای مریخ را در فرازاهای ۲۰ تا ۴۰۰ کیلومتری اسکن کردند. آنها تابش سبز اکسیژن را در همۀ این فرازاها دیدند، گرچه در فرازای حدود ۸۰ کیلومتری نیرومندتر بودند و با تغییر فاصله‌ی مریخ از خورشید هم تغییر می‌کردند. آنها همچین یک کار مدلسازی انجام دادند تا شناخت بهتری از چیزی که به این تابش می‌انجامد پیدا کنند. این محاسبه‌ها نشان می‌داد که این نور به طور عمده دستاورد شکستن دی‌اکسید کربن به مونوکسید کربن و اکسیژن است؛ گفتنی‌ است دی‌اکسید کربن ۹۵ درصد جوِ نازک مریخ را ساخته است.

ماهواره‌ تی‌جی‌او درخشش این اتم‌های جدا شدۀ اکسیژن را هم در طیف دیدنی (مریی) و هم فرابنفش دید، گرچه تابش نور دیدنی حدود ۱۶.۵ برابر شدیدتر از فرابنفش بود. گفتنی‌ است فضاپیمای ماون ناسا هم در سال ۲۰۱۶ گونه‌ای هواتاب فرابنفش را در هوای سیاره‌ سرخ دیده بود.

ژرار می‌گوید: «مشاهدات در مریخ با مدل‌های نظریه گذشته سازگاری دارد، ولی با تابش واقعی‌ای که اطراف زمین دیده‌ایم نه. روی زمین، تابش طیف دیدنی بسیار ضعیف‌تر است. این نشان می‌دهد که چیزهای بسیاری باید درباره‌ی شیوۀ رفتار اتم‌های اکسیژن یاد بگیریم، این اهمیت بسیاری برای شناختمان از فیزیک اتمی و کوانتوم دارد.»

Airglow Observed From the International Space Station
عکسی که فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی در سال ۲۰۱۱ از نوار باریک هواتابِ سبزفام اکسیژن بر فراز لبه‌ی زمین دیدند. روی سطح، بخش‌هایی از شمال آفریقا با نورهای شامگاهی در راستای رود نیل و دلتای آن دیده می‌شود.

فضاپیمای تی‌جی‌او از اکتبر ۲۰۱۶ وارد مدار مریخ شده است. این مدارگرد بخشی از برنامه‌ی دو-مرحله‌ایِ اروپایی-روسی اگزومارس است که بر پایه‌ی برنامه، یک خودروی زیست‌یاب به نام روزالیند فرانکلین را هم در سال ۲۰۲۲ به سیاره‌ سرخ خواهد فرستاد. (روزالیند فرانکلین در آغاز قرار بود تابستان امسال راهی مریخ شود، اما مشکلات فنی‌ای که برای چترنجات و چند دستگاه دیگرش پیش آمد باعث شد ماموریتش این پنجرۀ پرتاب را از دست بدهد.)

“هوکن سویدهم”، دانشمند سازمان فضایی اروپا در پروژه‌ تی‌جی‌او می‌گوید: «اینگونه رصد سنجش از دور، به همراه سنجش‌هایی که همانجا در فرازاهای بالاتر انجام شده به ما کمک می‌کنند تا شیوۀ واکنش جو مریخ به تغییرات فصلی و دگرگونی‌های فعالیت خورشیدی را پیش‌بینی کنیم.»

سویدهم که از نویسندگان این پژوهش نبوده می‌افزاید: «پیش‌بینی تغییرات در چگالی جوی اهمیت ویژه‌ای برای ماموریت‌های آینده دارد، از جمله ماموریت اگزومارس در ۲۰۲۲ که یک خودرو و یک سکوی علمی برای کاوش سطح سیاره‌ سرخ خواهد فرستاد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Astronomy منتشر شده است.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید