زندگی روی کره‌ی ماه آسان‌تر شد

اگر  شما هم به سفر و حتی سکونت بر روی ماه فکر می کنید، خبر خوبی برایتان داریم؛ آخرین نتایج  تحقیقات ناسا نشان می دهد ممکن است دست یابی به آب بر روی ماه بسیار آسان تر از تصورات پیشین باشد.

برای سفر به ماه وجود آب بسیار حائز اهمیت است چون وجود و حفظ حیات را نشان می‌دهد. موضوع حیات و وجود آب روی ماه، سال‌هاست که مورد توجه محققان قرار دارد. نتایج جدیدترین تحقیقات ناسا مولکول آب را در بخشی از ماه که نور خورشید به آن می‌تابد، آشکار کرده‌است. اگر این نتیجه در تحقیقات بعدی هم تأیید شود، دریچه‌ای به سوی حیات در سطح ماه گشوده خواهد شد. در این مقاله در مورد نتیجه‌ی شگفت‌انگیزی که تحقیقات جدید ناسا ارائه داده‌است، توضیح خواهیم داد.

مشاهدات جدیدی که روی ماه صورت گرفته‌است نشان می‌دهد امکان دارد دسترسی به آب روی سطح ماه آسانتر از چیزی باشد که پیش از این تصور می‌شد. این خبر بیش از همه ناسا را هیجان‌زده کرده‌است، چون در صورتی که صحت آن ثابت شود به ناسا این توانمندی را خواهد داد که بتواند به منابع ماه دسترسی پیدا کند؛ در این میان دسترسی به آب‌هایی که در داخل بافت خاک سطح ماه وجود دارد، از اهمیت بسزایی برخوردار است. آنچه دسترسی به منابع ماه را برای ناسا جذاب می‌کند این است که می‌تواند به فضانوردان آینده کمک کند بتوانند روی سطح ماه زندگی کرده و فعالیت تحقیقاتی انجام دهند.

در یکی از مطالعات اخیر که در مورد ماه صورت گرفته، محققان مستقیما آب را روی سطح ماه آشکارسازی کرده‌اند. در واقع آنچه این محققان مشاهده کردند مولکول‌های آب در سمتی از ماه بود که توسط نور خورشید، روشنایی دریافت کرده‌بود. مطالعه‌ی دیگری هم در مورد ماه صورت گرفته که نتایج آن یک حدس جالب را قوت می‌بخشد. بر اساس نتایج این تحقیق ممکن است یخ روی سطح ماه، در محفظه‌های کوچک یا گودال‌هایی که در سراسر ماه وجود دارند انباشته شده باشد. در نتیجه میزان آب روی سطح ماه بیشتر و دسترسی به آن آسانتر از چیزی است که تاکنون تصور می‌شد. نتایج این دو پژوهش دیروز در مجله‌ی نیچر به چاپ رسیده‌است.

این اولین بار نیست که روی سطح ماه آب دیده می‌شود. اما مهم این است که تاکنون دسترسی به آب‌هایی که در سطح ماه یافته شده‌بودند، بسیار دشوار بود. به نظر می‌رسید در سطح ماه آب تنها در در دهانه‌های بزرگی وجود دارد که در قطب جنوب ماه قرار دارند و در سمتی از ماه هستند که همواره تاریک است.

این دهانه‌های یخی به طرز خطرناکی سرد هستند و داشتن دمای تقریبا ۲۴۰- درجه سانتی‌گراد،  سرمای زیاد آنها باعث می‌شود حتی با مدرن‌ترین تکنولوژی‌ها امکان دسترسی به آنجا وجود نداشته‌باشد. پائول هِین، یک محقق دانشگاه کلورادو که در زمینه‌ی سیارات فعالیت می‌کند و یکی از نویسندگان اصلی مقالات چاپ شده در نیچر است گفته: «این دهانه‌ها سردترین نقاط منظومه شمسی هستند؛ چه باور بکنید و چه باور نکنید».

نتایج تحقیقاتی که دیروز منتشر شدند به فضانوردان این امید را می‌دهد که بتوانند در نقاطی از ماه که خطر بسیار کمتری برای جان آنها دارد، آب پیدا کنند. کاسی هانی‌بال، محقق فوق دکترا مرکز سفرهای فضایی گودارد ناسا و یکی از نویسندگان اصلی این مقالات می‌گوید: «اگر بتوانیم مطمئن شویم که آب در روی سطح ماه فراوان است می‌توانیم به راحتی و بدون لزوم سفر به مناطق بسیار سرد و تاریک به آن دسترسی پیدا کنیم».

استخراج آب از سطح ماه برای همه‌ی کسانی که قصد قراردادن یک پایگاه در سطح ماه را دارند، بسیار جذاب است. اگر این آب تصفیهشود می‌تواند به عنوان آب آشامیدنی یا برای تغذیه گیاهان استفاده شود. علاوه براین می‌توان از هیدرولیز آب به عناصر تشکیل دهنده‌ی آن؛ یعنی اکسیژن و هیدورژن، دست یافت و از آنها به عنوان سوخت راکت‌ها استفاده کرد.

برای ارسال تجهیزات به سطح ماه هزینه، انرژی و زمان زیادی صرف می‌شود، بنابراین اگر فضانوردان بتوانند از آنچه در سطح ماه وجود دارد برای تأمین بخشی از مایحتاج خود استفاده کنند، هم در هزینه و زمان صرفه‌جویی خواهد شد و هم آنها می‌توانند در مدتی که روی سطح ماه مشغول کار هستند، راحت تر از خود مراقبت کنند.

در دوسال گذشته ناسا برای پیشبرد پروژه‌ی آرتیمس مستقیماً بر فرستادن انسان به سطح ماه تمرکز کرده‌ و در این راستا «پایداری» را به عنوان هدف نهایی خود اعلام کرده‌است. ناسا برای پشتیبانی از این مأموریت هموارهً اعلام کرده در حال جستجو برای یخ‌هایی است که در سطح ماه وجود دارند. جیم بریدِنستاین، مدیر ناسا، همواره ادعا می‌کند «صدها میلیارد تن یخ در سطح ماه وجود دارد».

اما واقعیت این است که ما هنوز هم در این مورد مطمئن نیستیم. آنچه ما در حال حاضر در دست داریم حدسیاتی است که بر اساس چند مورد معدود مشاهده‌ی آب در یکی دو دهه‌ی اخیر است.

در سال ۱۹۶۹ وقتی فضانوردان آپولو از مأموریت خود در سطح ماه بازگشتند، تصور می‌کردند سطح ماه کاملاً بایر است. در بیست سال گذشته مأموریت‌های مختلفی که ناسا برای بررسی سطح ماه برنامه‌ریزی کرده بود، به مرور وجود یخ را در قسمت سایه‌ی ماه نشان می‌دادند. اولین شاهد قاطع مبنی بر وجود آب در سطح ماه در سال ۲۰۰۸ ارائه شد. در این سال فضاپیمای هندی Chandrayaan-1 نشانه‌هایی از وجود مولکول‌های آب را در قطب جنوب ماه، نشان داد.

تقریباً همزمان با این فضاپیما، فضاپیماهای Cassini، Deep Impact و تلسکوپ مادون قرمز زمینی ناسا هم شواهدی از رطوبت در سطح ماه یافتند. اما باز هم توانایی تشخیص مولکول آب از هیدروکسیل وجود نداشت. پس از آن ناسا فضا پیمای LCROSS را به سمت ماه فرستاد. این فضا پیما در سال ۲۰۰۹ بر سطح ماه نشست و تحقیقاتش بر ماده سطح ماه نشان داد، آب حداقل در یکی از سه حالت جامد، مایع یا گاز، در سطح ماه وجود دارد.

در سال ۲۰۱۸ محققان با استفاده از داده‌هایی که فضاپیمای LCROSS ارسال کرده‌بود، شواهد مستقیمی یافتند که نشان می‌داد در قطب جنوب ماه یخ وجود دارد. اما در مورد مقدار آب روی سطح ماه، تنها تخمین‌هایی وجود دارد و هیچ چیز قطعی نیست. علاوه‌ براین ما حتی نمی‌دانیم یخ‌های موجود در سطح یخ به چه صورتی هستند. آیا در بین ذرات خاک سطح ماه پراکنده است، یا به صورت مقادیر زیاد در جای جای آن جمع شده‌است؟

مطالعات اخیر هم پاسخ دقیقی به این سؤال نمی‌دهند اما به این نکته اشاره می‌کنند که در سطح ماه، آب در مناطقی وجود دارد که سفر به آنها باعث مرگ فضانوردان نمی‌شود. هانی‌بال و تیمش برای یافتن آب‌هایی که در این مطالعات به آنها شاره‌شده، رصدخانه‌ی SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)، متعلق به ناسا را پرواز داده‌اند.

این رصدخانه یک بوئینگ ۷۴۷ است که یک تلسکوپ با قطر ۱۰۶ اینچ دارد و در ارتفاع ۴۵۰۰۰ پایی پرواز می‌کند؛ یعنی بالاتر از ۹۹ درصد از بخار آب ایجاد شده از سطح زمین. این ویژگی باعث می‌شود این رصدخانه بتواند تصاویر واضح‌تری از دنیای مادون قرمز ببیند.

SOPFIA با کمک دوربین Faint Object infrared Camera که در آن نصب شده، می‌تواند طول موج‌های مخصوص ملکول آب (۶٫۱ میکرون) را اندازه‌گیری کند. در کمال شگفتی SOFIA توانسته‌است مولکول آب را در دهانه‌ی کلاویوس، که یکی از بزرگترین دهانه‌های قابل مشاهده از زمین است، آشکارسازی کند. این دهانه در نیمکره‌ی جنوبی ماه قرار دارد.

هانی‌بال در این زمینه می‌گوید: «چون ماه اتمسفر ضخیمی ندارد، انتظار می‌رود آبی که در سطح آن ایجاد می‌شود به سرعت به سمت فضا تبخیر شود، اما ما در حال مشاهده آب در سطح آن هستیم. یعنی منبعی وجود دارد که آب را ایجاد می‌کند و جایی وجود دارد که این آب در آن به تله می‌افتد و حفظ می‌شود».

عوامل متعددی می‌توانند دست‌اندر کار تولید آب در سطح ماه باشند. ریزشهاب‌سنگ‌هایی که بر سطح ماه فرود می‌آیند حاوی مقادیر اندکی آب هستند و می‌توانند یکی از عوامل وجود آب در سطح ماه باشند. علاوه براین ممکن است در یک فرآینده دو مرحله‌ای ابتدا بادهای خورشیدی هیدروژن را به سطح ماه برساند، سپس با ایجاد یک فرآیند شیمیایی بین هیدروژن و مواد معدنی حاوی اکسیژن، مولکول هیدروکسیل ایجاد شود و بعد از آن تابش‌های ناشی از شهاب باران هیدروکسیل را به مولکول آب تبدیل کند. 

اطلاعات بدست آمده از SOFIA غلظت آب را حدود ۱۰۰ تا ۱۴۲ بخش بر میلیون نشان داده‌است؛ حدوداً برابر با ۳۵۰ میل‌لیتر آب که در بین یک مترمکعب خاک مربوط به سراسر سطح ماه جمع شده‌باشد. جالب است بدانید مقدار آب موجود در صحرای بزرگ آفریقا تقریبا 100 برابر مقدار آبی است که SOFIA برای مقدار آب ذخیره شده در خاک سطح ماه تخمین زده است.

با اینکه مقدار آب یافته‌شده در سطح ماه بسیار اندک است، اما باعث ایجاد این سوال می‌شود که این آب چگونه تولید شده و چطور توانسته در شرایط بسیار نامساعد سطح ماه دوام بیاورد. سؤال دیگری که برای محققان مطرح است که منبع این آبها دقیقا چیست.

تیم دوم مستقیما آب را در سطح ماه آشکارسازی نکرده‌اند، اما دریافته‌اند که در سطح ماه دهانه‌های کوچک و نقاط سایه‌ای پراکنده‌ای وجود دارد. محققان پس از تحلیل این مناطق با کمک تصاویر دریافتی از مدارگرد شناسایی ماه (Lunar Reconnaissance Orbiter)، به این نتیجه رسیدند که این مناطق به قدر کافی سرد هستند که بتوانند آب یخ زده را در خود نگه دارند.

بر خلاف دهانه‌های بزرگ قطب جنوب، این دهانه‌ها کوچک هستند و یک فضانورد به راحتی به آن دسترسی خواهد داشت. هاینه می‌گوید: «میلیاردها میلیارد از این دهانه‌ها در سطح ماه وجود دارد و این بدین معناست که شما می‌توانید در منطقه‌ای از ماه که نور خورشید به آن می‌تابد فرود بیایید، سپس خم شوید یا به راحتی دست خود را دراز کنید و از این تله‌های میکرونی آب نمونه‌برداری کنید». او و همکارانش تخمین زده‌اند که ۴۰۰۰۰ کیلومتر مربع از سطح ماه توانایی حفظ آب در خود را دارد.

این خبر در نگاه اول بسیار برای ناسا جذاب است. اما هنوز ناشناخته‌های بسیاری در این زمینه وجود دارد. در مطالعه‌ی اول مولکول آب آشکارسازی شده، اما نه به مقدار زیاد؛ علاوه‌براین اگر طبق انتظارات آب در بین ذرات خاک سطح ماه جمع شده باشد، تلاش بسیاری برای استخراج آن لازم است. هانی‌بال در این زمینه می‌گوید: «برای استخراج این آب باید از روشی استفاده کرد که مشابه ذوب کردن شیشه برای آزاد کردن آب است. این روش در مقایسه با دیگر روش‌ها بسیار پرزحمت است».

علاوه‌براین وقتی در مورد تله‌هایی صحبت می‌کنیم که آب را در خود حفظ کرده‌اند، نمی‌توانیم در مورد شرایط آبی که در خود نگاه داشته‌اند صحبت کنیم. ممکن است که این دهانه‌های کوچک در شرایط خاصی باشند که می‌توانند یخ را در خود نگه دارند و به محض از بین رفتن این شرایط، آب به گونه‌ای ناپدید شود.

ناسا و تعدادی مؤسسه‌ی خصوصی دیگر در تلاشند که بتوانند اطلاعات مستقیم بیشتری از سطح ماه جمع‌آوری کنند. ناسا قصد دارد در سال ۲۰۲۳ یک ماه‌نورد به نام Viper را به ماه ارسال کند تا موقعیت محل‌های وجود آب در سطح ماه را مشخص کند و از آنها نمونه‌برداری کند. اما یک شرکت خصوصی به نام Intuitive Machines قصد دارد قبل از آن و در سال ۲۰۲۲ رباتی را به سمت ماه بفرستد که بر سطح ماه می‌نشیند.

این ربات از دریل‌هایی مانند دریل‌های Viper استفاده می‌کند. این پروژه با همکاری ناسا صورت خواهد گرفت و هدف آن این است که مشخص کند ایا این دریل‌ها توانایی کار روی سطح ماه را دارند و می‌توانند از یخ‌های سطح ماه نمونه‌برداری کنند یا خیر.

اطلاعاتی که از این ماه‌نوردها بدست می‌آید و اطلاعاتی که در سال‌های آتی از طریق مشاهدات از راه دور، انجام می‌گیرد به این سوال پاسخ خواهند داد: آیا فضانوردانی که در آینده به ماه سفر می‌کنند می‌توانند از این آب استفاده کنند؟ اما تا آن موقع ناسا و دیگر شرکت‌هایی که علاقه‌ی بسیاری به ماه دارند تشنه‌ی اطلاعات بیشتر در مورد آب‌های گریزان سطح ماه، باقی خواهند ماند.