مأموریت ژاپنی MMX و احتمال بازگرداندن گردبه‌مریخ به زمین

مأموریت MMX: نخستین سفر به ماه‌های مریخ

سازمان فضایی ژاپن (JAXA) مأموریتی به نام MMX (مخفف Martian Moons eXploration) را با هدف فرود بر سطح فوبوس، بزرگ‌ترین ماه مریخ، و بازگرداندن نمونه‌های سنگی به زمین برنامه‌ریزی کرده است. این مأموریت نخستین تلاش بشر برای نمونه‌برداری از ماه‌های مریخ محسوب می‌شود و می‌تواند پنجره‌ای تازه به سوی درک ساختار و خاستگاه این اجرام مرموز باز کند.

فوبوس و دیموس، دو ماه کوچک مریخ، از مدت‌ها پیش موضوع بحث دانشمندان بوده‌اند. برخلاف ماه زمین که جسمی کروی و بزرگ است، فوبوس و دیموس شکل‌های نامنظمی دارند و بیشترین شباهتشان به سیارک‌ها است. برخی پژوهشگران معتقدند که این دو ماه در اصل سیارک‌هایی بوده‌اند که میدان گرانشی مریخ آن‌ها را اسیر کرده است. اما نظریه دیگری نیز وجود دارد: ممکن است فوبوس و دیموس در اثر برخورد یک جرم بزرگ با مریخ شکل گرفته باشند، درست مانند نظریه شکل‌گیری ماه زمین.

چرا فوبوس ممکن است حاوی مواد مریخی باشد؟

نکته جذاب در مورد مأموریت MMX این است که نمونه‌های برداشت‌شده از فوبوس ممکن است صرفاً مواد تشکیل‌دهنده خود این ماه نباشند، بلکه ذرات پرتاب‌شده از سطح مریخ را نیز در خود داشته باشند. اما این ذرات چگونه از مریخ به فوبوس رسیده‌اند؟

پاسخ در فرآیندی به نام «پرتاب برخوردی» (Impact Ejection) نهفته است. وقتی یک سیارک یا شهاب‌سنگ با سرعت بالا به سطح مریخ برخورد می‌کند، انرژی جنبشی عظقی آزاد می‌شود که می‌تواند قطعاتی از پوسته و خاک مریخ را با سرعت فرار به فضا پرتاب کند. از آنجا که فوبوس در مداری بسیار نزدیک به مریخ قرار دارد (فقط حدود ۶٬۰۰۰ کیلومتر از مرکز مریخ فاصله دارد)، بخشی از این مواد پرتاب‌شده می‌تواند به سطح فوبوس برسد و در طول میلیاردها سال روی آن انباشته شود.

محاسبات نشان می‌دهد که ضخامت لایه مواد مریخی رسوب‌شده بر سطح فوبوس می‌تواند تا چند صد متر برسد. این بدان معناست که فوبوس در واقع مانند یک «بایگانی طبیعی» عمل کرده است که تاریخچه برخوردها و ترکیب شیمیایی مریخ را در خود نگه داشته است.

چالش‌های فنی مأموریت

مأموریت MMX چالش‌های فنی متعددی را در بر دارد. فضاپیما باید ابتدا وارد مدار مریخ شود، سپس به مدار فوبوس تغییر مسیر دهد، بر سطح آن فرود آید، نمونه‌برداری کند و سپس با موفقیت به زمین بازگردد. این فرآیند نیازمند مانوررهای دقیق پیشرانه‌ای و کنترل ناوبری پیشرفته است.

یکی از بخش‌های حیاتی مأموریت، سیستم نمونه‌برداری است. فوبوس جرم بسیار کمتری نسبت به زمین یا مریخ دارد (حدود یک هزار میلیارد کیلوگرم)، بنابراین گرانش سطحی آن بسیار ضعیف است. فضاپیمای MMX از روش نمونه‌برداری مبتنی بر گاز فشرده استفاده خواهد کرد؛ جریانی از گاز نیتروژن به سطح فوبوس هدایت می‌شود تا ذرات و قطعات سنگی را به درون محفظه نمونه‌برداری بکشاند. این روش پیش‌تر در مأموریت‌های هیابوسا-۲ (Hayabusa2) سازمان JAXA برای نمونه‌برداری از سیارک ریوگو با موفقیت آزموده شده است.

علاوه بر نمونه‌برداری، فضاپیمای MMX تجهیزات علمی متعددی را با خود حمل می‌کند، از جمله دوربین‌های با وضوح بالا، طیف‌سنج‌های نزدیک به فروسرخ و گامای نوترونی، و رادار برای بررسی ساختار زیرسطحی فوبوس. این ابزارها به دانشمندان کمک می‌کنند تا پیش از بازگرداندن نمونه‌ها، اطلاعات ارزشمندی درباره ترکیب شیمیایی و ساختار داخلی فوبوس به دست آورند.

چرا نمونه‌برداری از فوبوس اهمیت دارد؟

نمونه‌های بازگردانده‌شده از فوبوس می‌توانند به چند پرسش بنیادین در علوم سیاره‌ای پاسخ دهند. نخست، خاستگاه فوبوس و دیموس: آیا آن‌ها سیارک‌های اسیرشده‌اند یا از مواد مریخ شکل گرفته‌اند؟ ترکیب ایزوتوپی و شیمیایی نمونه‌ها می‌تواند این مسئله را روشن کند.

دوم، اگر نمونه‌ها حاوی مواد مریخی باشند، این مواد می‌توانند اطلاعاتی درباره تاریخچه زمین‌شناسی مریخ، ترکیب پوسته اولیه و حتی احتمال وجود آب یا مواد آلی در گذشته مریخ ارائه دهند. بررسی این مواد در آزمایشگاه‌های پیشرفته زمینی با دقتی بسیار بالاتر از ابزارهای روی فضاپیما امکان‌پذیر است.

سوم، فوبوس به عنوان یک ایستگاه بالقوه برای مأموریت‌های انسانی به مریخ در آینده مورد توجه قرار دارد. درک ساختار و ترکیب این ماه برای برنامه‌ریزی مأموریت‌های آینده حیاتی است.

نگاه به آینده

مأموریت MMX نشان‌دهنده ادامه رویکرد موفق سازمان JAXA در مأموریت‌های نمونه‌برداری است. این سازمان پیش‌تر با مأموریت هیابوسا (۲۰۱۰) نمونه‌هایی از سیارک ایتوکاوا و با هیابوسا-۲ (۲۰۲۰) نمونه‌هایی از سیارک ریوگو را با موفقیت به زمین بازگردانده بود. MMX گام بعدی این روند است که از سیارک‌ها به ماه‌های مریخ گسترش می‌یابد.

بازگرداندن نمونه‌هایی که ممکن است حاوی مواد مریخی باشند، بدون نیاز به فرود مستقیم بر سطح مریخ، می‌تواند راه‌حلی کارآمد و اقتصادی برای بررسی مستقیم مواد مریخی در آزمایشگاه‌های زمینی باشد. این رویکرد می‌تواند تا سال‌ها پیش از مأموریت‌های نمونه‌برداری مستقیم از سطح مریخ، اطلاعات ارزشمندی در اختیار دانشمندان قرار دهد.

مأموریت MMX یادآور این است که در کاوش فضایی، گاهی مسیر غیرمستقیم می‌تواند به نتایج شگفت‌انگیزی منجر شود. فوبوس، این ماه کوچک و نامنظم، ممکن است کلید درک بهتر تاریخچه مریخ و احتمال وجود شرایط مناسب برای حیات در آن باشد.