پایان مأموریت اُسیریس-رکس و گنجینه‌ای از سپیده‌دم منظومه شمسی

پایان یک سفر ده‌ساله

در سی‌ام سپتامبر، سازمان هوافضای آمریکا (ناسا) رسماً پرونده مأموریت اُسیریس-رکس (OSIRIS-REx) را بست. این مأموریت نخستین تلاش ایالات متحده برای برداشتن تکه‌ای دست‌نخورده از یک سیارک و بازگرداندن ایمن آن به زمین بود. نام این کاوشگر، سرواژه‌ای است از عبارت «کاوشگر ریشه‌ها، تفسیر طیفی، شناسایی منابع، امنیت و کاوشگر سنگ‌پوشه» که هر بخش آن به یکی از هدف‌های علمی مأموریت اشاره دارد.

داستان این مأموریت اما بسیار پیش‌تر از پرتاب آغاز شده بود. پیش از دریافت چراغ سبز نهایی، طرح اولیه دو بار از سوی ناسا رد شد و در سال ۲۰۱۱ سرانجام زیر چتر برنامه «مرزهای نو» با بودجه‌ای نزدیک به یک میلیارد دلار تصویب شد. کاوشگر در ۸ سپتامبر ۲۰۱۶ به فضا پرتاب شد و پس از سفری دو ساله در دل منظومه شمسی درونی، در اواخر ۲۰۱۸ به سیارک بنو رسید.

بنو: کپسول زمانِ چهار و نیم میلیارد ساله

سیارک بنو (Bennu) قطعه‌سنگی است به پهنای حدود ۴۹۰ متر که در مداری نزدیک به زمین می‌گردد. اهمیت آن در تاریخ کهن آن است: بنو بازمانده‌ای از مواد اولیه‌ای است که در آغاز شکل‌گیری منظومه شمسی، بیش از چهار و نیم میلیارد سال پیش، در قرص پیش‌سیاره‌ای وجود داشت. برخلاف سنگ‌های زمینی که در چرخه‌های زمین‌شناسی ذوب، فرسایش و دگرگونی شده‌اند، ماده سازنده بنو تقریباً دست‌نخورده مانده است. به همین دلیل می‌توان آن را کپسولی زمان‌بندی‌شده دانست که ترکیب شیمیایی جهان نوزاد را در خود نگه داشته است.

مشاهدات از راه دور کاوشگر نشان داد سطح بنو پوشیده از ترکیبات کربن‌دار است و خود سیارک زمانی بخشی از یک جسم مادری بزرگ‌تر و آب‌دار بوده که در کمربند اصلی سیارکی میان مریخ و مشتری، در برخوردی سهمگین از هم پاشیده است. این یافته به‌تنهایی ارزش فراوانی داشت، زیرا نشان می‌داد آب مایع در اجرام ابتدایی منظومه شمسی فراوان بوده است.

غافلگیری بزرگ: سطحی که مانند مایع رفتار کرد

دانشمندان پیش از رسیدن کاوشگر، بنو را کره‌ای نسبتاً هموار و شنی تصور می‌کردند؛ جایی که فرود و نمونه‌برداری آسان باشد. اما تصاویر ارسالی در اواخر ۲۰۱۸ تصویری کاملاً متفاوت نشان داد: سطحی پوشیده از تخته‌سنگ‌های تیز و ناهموار که به‌سختی جای مناسبی برای نشستن داشت. سرپرست علمی مأموریت، دانته لورِتا از دانشگاه آریزونا، این وضعیت را چنین توصیف کرد که انتظارات تیم از سطح سیارک کاملاً نادرست بود.

سرانجام نقطه‌ای کوچک در دهانه‌ای به نام نایتینگل (Nightingale) انتخاب شد. در ۲۰ اکتبر ۲۰۲۰، کاوشگر به‌آرامی فرود آمد و بازوی نمونه‌بردار خود را به سطح نزدیک کرد. آنچه رخ داد، شگفت‌انگیز بود: سطح بنو در برابر فشار، مقاومت ساختاری بسیار کمی نشان داد و رفتاری بیش‌بیش شبیه یک سیال داشت تا پوسته‌ای سنگی. سر نمونه‌بردار در دل سیارک فرورفت و تنها پس از نفوذ حدود ۵۱ سانتی‌متر، با روشن‌کردن پیشران‌ها متوقف شد. این رویداد نشان داد که بنو در واقع توده‌ای از سنگ‌های به‌هم‌چسبیده و سست است، چیزی شبیه یک استخر توپ که گرانش اندک آن را کنار هم نگه داشته است.

لحظه‌های بحرانی: درپوشِ گیرکرده و چتری که باز نشد

پس از نمونه‌برداری، مشکل تازه‌ای پدید آمد. درپوش محفظه نمونه به‌دلیل حجم زیاد مواد جمع‌آوری‌شده نیمه‌باز مانده بود و ذرات گران‌بهای سیارکی به بیرون نشت می‌کردند. تیم مأموریت در مسابقه‌ای با زمان، سر نمونه‌بردار را مستقیماً در کپسول بازگشت جای داد تا محموله ایمن شود. این تصمیمِ بداهه، نمونه‌ای روشن از مهندسی در شرایط بحرانی بود.

مرحله پایانی نیز بی‌دردسر نبود. در ۲۴ سپتامبر ۲۰۲۳، هنگام ورود کپسول به جو زمین، چتر نجات اصلی به‌درستی باز نشد؛ با این حال کپسول در بیابان یوتا فرود آمد و سالم ماند. لورتا در این باره جمله‌ای از گزارش نهایی مأموریت را نقل کرد: مأموریت‌های کاوشی موفق آن‌هایی نیستند که از غافلگیری پرهیز می‌کنند، بلکه آن‌هایی هستند که آگاهانه برای سازگاری با غافلگیری طراحی شده‌اند.

دستاورد علمی: از رکورد جهانی تا مولکول‌های زندگی

اُسیریس-رکس پیش از بازگشت نیز دستاوردهای چشمگیری داشت. این کاوشگر با استقرار در مدار بنو، رکورد جهانی گینس را برای گردش به دور کوچک‌ترین جرم آسمانی ثبت کرد. محموله بازگشتی نیز با وزن ۱۲۱٫۶ گرم، بیش از دو برابر نیاز مأموریت بود و بزرگ‌ترین نمونه سیارکی است که تاکنون به زمین رسیده است.

بیش از دویست مقاله علمی تاکنون بر پایه این نمونه منتشر شده است. مهم‌ترین یافته‌ها عبارت‌اند از کشف اسیدهای آمینه و قندها — مولکول‌هایی که در زمین ستون‌های بنیادی حیات را می‌سازند — و شواهدی از exposure طولانی ماده سیارکی به آب مایع. به بیان دیگر، بنو محیطی داشته است که در آن آب می‌توانسته به‌عنوان «آبگوشت» اولیه عمل کند و به این ترکیبات آلی امکان واکنش و پیچیده‌تر شدن بدهد.

چرا نمونه‌برداری مستقیم اهمیت دارد؟

شاید پرسیده شود که چرا باید میلیاردها دلار هزینه کرد تا چند گرم سنگ به زمین آورده شود، در حالی که می‌توان همه‌چیز را با ابزارهای رباتیک در محل اندازه گرفت. پاسخ در دقت است. ابزارهای روی کاوشگر محدودند؛ اما نمونه‌ای که به زمین می‌رسد را می‌توان با پیشرفته‌ترین آزمایشگاه‌ها، از میکروسکوپ‌های الکترونی تا طیف‌سنجی جرمی با دقت بالا، بارها و بارها و با روش‌های نسل‌های آینده بررسی کرد. نکته مهم دیگر، پرهیز از آلودگی است: ماده‌ای که در جو زمین و در تماس با زیست‌کره قرار می‌گیرد، به‌سرعت آلوده می‌شود و دیگر «دست‌نخورده» نیست.

بخش عمده نمونه بنو برای نسل‌های آیندهٔ دانشمندان نگه داشته می‌شود؛ پژوهشگرانی که به گفته لورتا با پرسش‌ها و ابزارهایی به سراغ آن خواهند رفت که امروز نمی‌توانیم تصورشان کنیم. این رویکرد، خود درس مهمی از تاریخ علم است: ارزش یک نمونه اغلب فراتر از دانشِ لحظهٔ جمع‌آوری آن است.

آینده: کاوشگری که بازنشسته نشد

پایان مأموریت اُسیریس-رکس به معنای پایان کار کاوشگر نیست. این فضاپیما با نام جدید اُسیریس-اپکس (OSIRIS-APEX) و با استفاده از پیشران باقی‌مانده، به سوی سیارک آپوفیس (Apophis) در حرکت است؛ جسمی از گونه‌ای متفاوت که در سال ۲۰۲۹ به آن خواهد رسید. آپوفیس در آن سال از فاصله‌ای بسیار نزدیک از کنار زمین می‌گذرد و فرصتی کم‌نظیر برای مشاهدهٔ تغییرات سطح یک سیارک در اثر نیروهای کشندی زمین فراهم می‌کند.

جمع‌بندی

اُسیریس-رکس نشان داد که علم سیارک‌ها از مرحلهٔ گمانه‌زنی گذشته و به مرحلهٔ آزمایشگاهی رسیده است. آنچه این مأموریت به ارمغان آورد، تنها چند گرم سنگ نبود؛ مجموعه‌ای از داده‌ها، روش‌ها و پرسش‌های تازه بود که سال‌ها پژوهش را جهت می‌دهد. مهم‌تر از همه، این مأموریت یادآوری کرد که درک خاستگاه حیات، پیش از هر چیز نیازمند درک خاستگاه خودِ زمین و همسایگان کهن آن در منظومه شمسی است.