عندما تنظر إلى السماء المرصعة بالنجوم ، هل ستفكر فيما إذا كنا "فريدون" في الكون؟ لطالما ابتلي هذا السؤال بالبشرية ، ودفعنا أيضًا إلى الاستمرار في استكشاف والعثور على إجابات.

 في نهاية عام 2019 ، أكمل علماء وكالة ناسا اختبارًا ميدانيًا لـ Bruie "استكشاف الطفو تحت الجليد" في القارة القطبية الجنوبية. ويأملون في أن يذهب هذا المسبار يومًا ما إلى أوروبا لاستكشاف الكوكب هل يوجد "تحت الجليد" على الكوكب وجود الحياة؟

Bruie هو جهاز نموذجي صممه مختبر الدفع النفاث التابع لناسا للكشف عن الجليد. ترتبط ولادة المختبر أيضًا ارتباطًا وثيقًا بـ Qian Xuesen ، المعروف باسم "أبو الفضاء الصيني" و "أبو الصواريخ الصينية".

الشكل | لقطة شاشة لموقع الويب الرسمي لمختبر الدفع النفاث التابع لناسا (المصدر: وكالة ناسا)

في ذلك العام ، بعد حصوله على درجة الماجستير في هندسة الطيران من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، انتقل Qian Xuesen إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ليصبح تلميذًا للعالم المشهور عالميًا ثيودور فون كارمان.

حاول تشيان Xuesen وأربعة طلاب آخرين من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا صنع وقود الصواريخ في الحرم الجامعي وكادوا يحرقون مساكن الطلبة. لكن المدرسة لم تطردهم ، لكنها دفعتهم إلى مزرعة في وادي النهر بالقرب من المدرسة ، واستمرت في البحث تحت إشراف فون كارمن. في وقت لاحق ، أصبحت هذه القاعدة التجريبية التي تم تطويرها تدريجيًا في الوادي مختبر الدفع النفاث الشهير لوكالة ناسا اليوم.

تشمل مشاريع المختبر حاليًا مهمة مختبر علوم المريخ ، وبرنامج استكشاف زحل "كاسيني-هيغنز" ، وبرنامج استكشاف المريخ واستكشافه ، بالإضافة إلى الاكتشافات الكوكبية المختلفة ، وتلسكوبات نوستار بالأشعة السينية ، وسبيتزر تلسكوب (تلسكوب سبيتزر الفضائي) ، إلخ.

صمم مختبر الدفع النفاث مثل هذه السيارة الاستكشافية العائمة للاستكشاف تحت الجليد ، لأن الوجود المحتمل لـ "الحياة الغريبة" التي يمكن اكتشافها في أوروبا قد اجتذب دائمًا انتباه العلماء.

الشكل | أوروبا (المصدر: وكالة ناسا)

يوروبا ، ويسمى أيضًا "يوروبا" ، هو أحد الأقمار الطبيعية للمشتري. اكتشفها جاليليو عام 1610 وسميت باسم أميرة فينيقية جميلة في الأساطير اليونانية ، وهي أيضًا 4 أقمار صناعية جاليليو (Io / Io و Europa / Gannimed و Ganymede) أربعة / كاليستو) الأصغر. يوروبا أصغر قليلاً من القمر ، ويتكون بشكل رئيسي من صخور سيليكات ، وله قشرة جليدية مائية ، ونواة حديدية من النيكل. لها جو رقيق مكون بشكل أساسي من الأكسجين ، وهناك الكثير من الشقوق والخطوط على السطح ، ولكن هناك عدد قليل من الحفر ، وهو السطح الأكثر سلاسة في النجوم المعروفة في النظام الشمسي.

يبدو أن هناك العديد من العناصر التي تشكل الحياة: كمية كبيرة من الماء والكيمياء المحتملة والطاقة التي يتم تسخينها بواسطة المد والجزر ، وهذه ظاهرة يعمل فيها "زورق السحب الثقيل" على الكوكب. لا يمكنها فقط أن تدفع التفاعلات الكيميائية ، ولكنها يمكن أن تساعد أيضًا المواد الكيميائية على التحرك بين الصخور والسطح والمحيطات من خلال الفتحات الحرارية المائية.

ومع ذلك ، يبلغ متوسط درجة حرارة سطح يوروبا -163 بالقرب من خط الاستواء ، في حين أن القطبين أقل ، فقط -223 ؛ لذلك يتم تجميد الماء على سطحه بشكل دائم. لكن العلماء تكهنوا في وقت مبكر بأن الطاقة الحرارية التي توفرها قوى المد والجزر قد تبقي الماء تحت الجليد على سطح السائل. بينما يواصل الناس استكشافه ، يظهر المزيد والمزيد من الأدلة أن هناك "محيطًا" شاسعًا تحت السطح المتجمد ، وحتى حجمه قد يكون من مرتين إلى ثلاث مرات حجم المحيط على الأرض.

في ديسمبر 2013 ، أعلنت وكالة ناسا أنه تم اكتشاف معادن الطين على سطح أوروبا أو أنه يمكن تربية حياة جديدة ؛ في سبتمبر 2016 ، قال خبير وكالة ناسا جيف يودر أن محيط يوروبا تحت الأرض يعتبر أكثر الأماكن الواعدة في النظام الشمسي هي الحياة.

الشكل | إن بيوم التهوية الحرارية المائية في أعماق المحيط الهادئ في المحيط الهادئ هو أيضًا تشبيه لأوهام الحياة في أوروبا (المصدر: البرنامج الوطني لأبحاث البحث ، NURP)

تم اختيار موقع التفتيش "الميداني" في Bruie هذه المرة من قبل وكالة ناسا في شرق القارة القطبية الجنوبية. قام ستة علماء ومهندسين ، أثناء مشاهدتهم من قبل مجموعة من طيور البطريق ، بإلقاء مركبة الكشف في الماء الجليدي من صدع في الجليد. يؤدي هذا الصدع إلى عمق مترين تقريبًا من الجليد ، حتى إذا تسللت اختام البحرية الأمريكية هناك خطر كبير.

يعمل العلماء في مختبر ناسا للدفع النفاث على تطوير مركبات استكشاف الطفو تحت الجليد منذ عام 2017. يجمع تصميمه بين إبداع جول فيرن في كتابة الخيال العلمي مع أبسط هيكل لمعدات التصنيع: يتكون من عجلتين بحجم البيتزا متصلتين بعمود واحد فقط.

تعني عبارة "تحت طفو الجليد" أن المحيط يضغطه على بطن الرف الجليدي ، وعندما تسافر سيارة المسبار ، تقوم أجهزة الاستشعار بجمع البيانات. في اختبار ميداني أجري تحت جليد خليج أوبراين بالقرب من محطة كيسي في القاعدة الأسترالية في شرق القارة القطبية الجنوبية ، نجحت مركبة الاستكشاف بروي في مقاومة البيئة القاسية لمدة 3 ساعات لمدة 3 مرات. اختبار.

في الاختبار الرئيسي الرابع ، غمر الباحثون سيارة المسبار تحت الجليد لمدة تصل إلى 42 ساعة و 30 دقيقة. يستخدم أندي كليش ، كبير مهندسي المشروع ، جهاز كمبيوتر محمول للتحكم في سيارة المسبار. على الرغم من أنه يمكن التحكم في مركبة الاستكشاف Bruie عن طريق الملاحة من خلال اتصال القمر الصناعي ، خلال هذه المهمة ، قام المهندس الميكانيكي Dan Berisford بإرفاق سلسلة صفراء بها بعناية.

تسبح سيارة المسبار Bruie ببطء وسلاسة تحت الجليد. تنقل الكاميرا الموجودة على متن الطائرة الفيديو إلى كمبيوتر Andy المحمول ، وتكشف عن مكان أكثر غرابة من سطح القطب الجنوبي. باستثناء البطاريق الغريبة ، هذه القارة قاحلة وليس لها حياة تقريبًا. ولكن على بعد أمتار قليلة ، وجد بروي أن شبكة كبيرة من الأعشاب البحرية البنية تتشبث بالجليد ، وأن الأسماك تسبح حولها وتناولها. مع تراكم عملية التمثيل الضوئي ، تتراكم فقاعات الأكسجين حوله تدريجيًا.

ومع ذلك ، على الرغم من حقيقة أن نتائج قياس Bruie كانت ناجحة للغاية هذه المرة ، لا يزال من غير الواضح متى سيتم السماح لها بزيارة أوروبا. هذا لم يمنع مهندسي وعلماء وكالة ناسا من تطوير تقنيات جديدة بنشاط لمساعدة بعثاتهم في استكشاف الفضاء.

سيستغرق الأمر بضع سنوات حتى تهبط مركبة فضائية من الأرض على يوروبا ، وقد أجرى مشروع غاليليو التابع لناسا دراسة قريبة ليوروبا في التسعينات. وسيكون المسبار التالي الذي سيتم زيارته هو يوروبا كليبر ، المقرر إطلاقه بحلول عام 2025. بعد بضع سنوات من الإطلاق ، عندما تصل كليبرز ، ستدور حول المشتري وتلتقي بالعديد من المرات في أوروبا بزوايا مختلفة لمسح ورسم خريطة للكوكب بدقة.

وقال كيفين بي هاند ، رئيس مشروع مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا: "قم ببناء مركبة للكشف عن الطفو مثل بروي أو غواصات أخرى في المحيط تحت جليد أوروبا. النقل هو رؤيتنا طويلة المدى ، ونأمل أن نحققه يومًا ما. سيتم تنفيذ مهمة مركبة الاستكشاف بعد يوروبا كليبر والهبوط الذي يصل إلى سطح المريخ. وسيضع العمل التمهيدي الحالي الأساس لعبور الجليد والوصول إلى المحيط ""

في يوروبا ، سيتم تنفيذ الإجراء الحقيقي في المحيط تحت الجليد. إذا كانت هناك سيارة مسبار يمكنها المشي والكشف تحت الجليد ، فسيكون ذلك مفيدًا جدًا. وبالمثل ، يمكنك أيضًا استكشاف آلية كيمياء الإشعاع والجيوفيزياء على سطح يوروبا التي قد توفر الأكسجين للحياة بعمق.

صورة | Bruie ، مركبة الكشف قبل الإطلاق (المصدر: Nasa / jpl-Caltech)

"من أجل إجراء هذا النوع من البحث ، يجب أن تكون أي مركبة استكشاف غواصة غير غازية. على الرغم من أن Bruie ، مركبة استكشاف الطفو تحت الجليد ، قد تواجه طحالب ضعيفة متناثرة من أسفل الغطاء الجليدي ، فإن Bruie سوف تهز رأسها. وأوضح دانيال آرثر ، الخبير التقني الذي عمل مع معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وجامعة أستراليا الغربية ، تجنب ذلك.

وأضاف دانيال آرثر: "ولكن قد يكون هناك نقص في الطاقة في سيارة المسبار بروي". لذا حاول أن تجعل سيارة المسبار تستهلك طاقة أقل عند العمل ، خاصة أن هذا النوع من الغواصات عبارة عن معدات غير مأهولة. لا أريد أن أقتل أول لقاء بين البشر والحياة خارج الأرض بسبب نقص الكهرباء في سيارة التحقيق ".

قالت أليسون موراي ، العالمة في أنتاركتيكا: "إن التفاعل بين الجليد والمحيطات على الأرض هو منطقة حيث التفاعلات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية غنية بالعديد من الكائنات الحية الدقيقة. نريد أن نفهم إمكانات هذه الواجهات. قابلية العيش والتنوع البيولوجي للمنطقة ؛ التجارب على الأرض التي أجراها Bruie prober ستسمح أيضًا للناس بالتكهن بشكل أفضل ما إذا كانت مياه أوروبا المظلمة يمكن أن تحافظ على الحياة حقًا ".

يأمل قائد المشروع Hande أن عملهم على معدات مثل مركبة الاستكشاف Bruie سيعزز تطوير الروبوتات من أجل استكشاف الغلاف الجليدي للأرض عند تقاطع الجليد والمحيط. وقال: "آمل أنه من منظور هندسي ، سيتم تنفيذ نفس العمل على الأرض أولاً ، من أجل اكتساب القدرة على لعب دور في استكشاف محيط أوروبا تحت الجليد".