آینده کاوش هاى کیهانى بشر

در عمر تقریبى پانزده میلیارد ساله جهان، بشر با زمان ناچیز ده هزار ساله عمر خود وقایع بى شمارى را پشت سر گذاشته است. بشر هر چه به جلوتر آمده، به حقایق حیرت انگیزترى پى برده است. دریافت هاى علمى چند قرن اخیر بیش از میزان آن در تمام ادوار تاریخ بشر بوده و هیچ چیز شگفت انگیزتر و جالب تر از این یافته ها و حقایق نبوده است. از هنگامى که بشر آموخت به گونه اى تحلیلى تفکر کند، مرز هاى وسیعى را درنوردید و با اتکا به فرضیات خود، مجهولات ناشناخته بیشترى را نمایان و کشف کرد. امروزه موفقیت علم مرهون صداقت آن است و به همین اساس علم جدید بر فرضیات صحیح استوار شده است.
با نگاهى به گذشته و بازه زمانى فقط دو هزار ساله، در تاریخ علم به افرادى هوشمند بر مى خوریم که فارغ از دیدگاه انسان مدارانه (anthropocentric) داهیانه و جسورانه اصول ناوردایى را براى بشر تعمیم دادند. آنها قوانین طبیعت را به تجربه آزمودند و با زبانى ریاضى بیان کردند. این موفقیت ها که تاثیر آنها بر سرنوشت بشر غیرقابل انکار است، موید اساس فرضیات و تفکرات صادق آنها بوده است. این همان مفهومى است که عقل سلیم از علم به عنوان مظهر زیبایى یاد مى کند.
به طور نمونه اراتوستن در اسوان مصر با نور خورشید در ظهر انقلاب تابستانى توانست محیط زمین را با دقتى خوب اندازه گیرى کند. گالیله با آزمایش هایى منطقى براى سقوط اجسام، در ارتفاع برج کج پیزا و نیز سطح شیبدار، عقاید ارسطو را به چالش طلبید و ثابت کرد تمام اجسام سبک و سنگین با یک سرعت مساوى سقوط مى کنند. نیوتن با ساخت منشور، ثابت کرد نور سفید خورشید، تلفیقى زیبا از نور هاى قرمز، نارنجى، قهوه اى، سبز، آبى، نیلى، بنفش و رنگ هاى بین آنها است. وى همچنین با دقت و تفکر در سقوط اجسام، پى به گرانش برد. کاوندیش با آزمایش ترازوى پیچشى، جرم دقیق زمین را به دست آورد. یانگ با آزمایش تداخل نور، ثابت کرد نور منحصراً از ذرات تشکیل نشده بلکه رفتار دوگانه ذره _ موج دارد که بر همین اساس یک قرن بعد، تئورى بزرگ کوانتوم شکل گرفت. فوکو با آویزان کردن گلوله اى آهنى از سقف کلیساى پاریس، حرکت رفت و برگشتى طبیعى آونگ را به نمایش گذاشت و ثابت کرد زمین حول محور خود در حال چرخش است. این آونگ بر اثر حرکت وضعى زمین، در قطب شمال در جهت عقربه هاى ساعت و در قطب جنوب خلاف این جهت با زمان تناوب ۲۴ ساعت به حرکت درمى آید ولى در خط استوا اصولاً حرکت چرخشى نخواهد داشت. میلیکان با آزمایش قطره روغنى دریافت بار الکتریکى باید مقدارى ثابت و مشخص داشته باشد که او این بار را الکترون منفرد نامید. رادرفورد با آزمایشات رادیو اکتیویته نتیجه گرفت بیشترین جرم اتم ها باید در مرکز آن یعنى هسته قرار گرفته باشد و بالاخره استفان ویلیام هاوکینگ که شروع زمان را با استفاده از نسبیت اینشتین در تکینگى انفجار بزرگ یافته بود، براساس قانون دوم ترمودینامیک با پارامتر هاى دما و آنتروپى توانست سطح سیاهچاله ها را ثابت و یا قابل افزایش اما غیرقابل کاهش توصیف کند. هاوکینگ در سال ۱۹۷۴ مدعى شد سیاهچاله ها آنچنان هم سیاه نیستند بلکه مانند دیگر اجسام ترمودینامیکى داراى تابش هایى هستند، اما این تابش ها بدون اطلاعات و غیرقابل شناسایى اند. این تابش ها امروز، به تشعشعات هاوکینگ معروفند. بنابراین سیاهچاله ها به دلیل عدم این اطلاعات، منبع اصلى آنتروپى جهان هستند. این تناقض، سه دهه دانشمندان را به خود مشغول کرد تا اینکه «در هفدهمین کنفرانس بین المللى گرانش و نسبیت عام» که در تیر ماه سال جارى در ایرلند برگزار شد، هاوکینگ با اعتراف به اشتباه خود با کمک محاسبات دقیق نشان داد در افت و خیز هاى کوانتومى افق اتفاق سیاهچاله ها، امکان خروج اطلاعات توسط این تابش ها وجود دارد که در این صورت امکان دارد با پایین آمدن آنتروپى، در هاى سیاهچاله ها براى اطلاعات جدید به روى بشر گشوده شود.
افراد بى شمار دیگرى از جوامع بشرى از جمله کشور خودمان ایران که راهگشاى تمدن و علم بوده، راه را براى پیشرفت علوم هموار کردند. در این میان بشر دریافت که کائنات داراى تاریخ است یعنى هم داراى گذشته است و هم آینده فراروى اوست. در قرون وسطا و تا قبل از انقلاب علمى، جهان گستره اى تصور مى شد که در آن ستارگان و کرات بر دایره هاى شیشه اى چسبیده شده بودند و فرشتگان با توان خود آنها را مى گرداندند. آنگاه کپرنیک، گالیله و نیوتن راز هاى کیهان را گشودند و دایره هاى بلورین را به سرزمین افسانه ها فرستادند.
اکنون دیگر ما جهان و مرز هاى آن را فقط با دید هندسه اقلیدسى و دو خط موازى تا بى نهایت نمى نگریم بلکه با کمک هندسه هاى نااقلیدسى (ریمانى و لوباچفسکى) هندسه کیهان را بهتر ترسیم مى کنیم. اکنون ما بهتر مى دانیم کیهان از چه چیزى ساخته شده و چه عاملى آن را به تکاپو وامى دارد. ما با فرضیه هاى جدید گرانشى _ کوانتومى، انحناى فضا و زمان را تفسیر مى کنیم. با سیاهچاله ها آشنا شده ایم و مسائل سفر در زمان و تناقض هاى آن را عنوان مى کنیم. براساس مطالعات کوبى (COBE) از نوسان هاى درجه حرارتى در تشعشعات فسیل شده کیهانى و نیز تئورى هاى جدید دریافته ایم که ممکن است، جهان مدام در تکاپو و آشوبناک ما بار ها با انفجار بزرگ و خلق فضا _ زمان گسترانیده و دوباره با جمع شدگى شدید (Big Crunch) به یک چرخه بى پایان از انبساط و انقباض طى تریلیون ها سال تبدیل شده باشد. اکنون ما خارج از کمربند حیاتى (حدفاصل زهره تا مریخ) در اقمار سیارات گازى غول پیکر منظومه خودمان و حتى فراتر از آن در فواصل ۲۵ هزار سال نورى مرکز راه شیرى در میان ستارگانى با عمر ۸ میلیارد سال به دنبال مناطق قابل سکونت کهکشانى و یا منشاء وجود حیات مى گردیم. اکنون بشر در نیمه راه عصر فضا با سفر به ماه توانسته است به آینده خود چیره شود. هنوز جمله به یاد ماندنى آرمسترانگ در حالى که اولین گام را روى سطح ماه گذاشت به یاد داریم که «این قدمى که کوچک براى انسان ولى جهش بزرگ براى بشریت است.» در چند دهه اخیر کاروانى از فضا پیما ها از زمین با ماموریت هاى جست وجوى حیات درونى یا برونى منظومه شمسى با اهداف مختلف به فضا روان شده اند.
این قسمت را به فعالیت ها و کاوش هاى اخیر بشر در فراسوى گهواره خود یعنى زمین، اختصاص مى دهیم. (اشاره به جمله کنستانتین ستیولکوفسکى که گفت: زمین گهواره بشر است ولى هیچ گاه انسان در گهواره نمى ماند.) به یاد داریم که در سال هاى گذشته ماموریت هاى پایونیر ها و وویجر ها با هدف آشنایى با سیارات منظومه شمسى انجام گرفت. ناسا اخیراً با ماموریت هاى موفق فضاپیما هاى مدارگرد ادیسه و نقشه بردار سراسر مریخ، مریخ نورد هاى روح و فرصت را به سطح مریخ ارسال کرد و نیز ماموریت هاى دیگرى با هدف مریخ توسط فضا پیماهاى مدارگرد سریع السیر مریخ با حمل مریخ نشین پاگنده (Beagle2) از اسا و امید (نوزومى) از ناسدا انجام گرفت که موفق نبودند.
همان طورى که مشخص است بیشتر ماموریت هاى درون منظومه اى با هدف مریخ انجام گرفته زیرا بیشتر احتمال آثار حیات در این سیاره وجود دارد. هدف از این ماموریت ها یافتن نشانه هایى از اکسیژن یعنى آب است. بنابراین بیشتر اثرات به جاى مانده از آب مانند املاح آن در رسوبات مورد تحقیق قرار مى گیرد. فاصله ۴۰۰ میلیون کیلومترى زمین تا مریخ را سفینه هاى فضایى با سرعتى معادل km/h ۱۰ هزار حدود هفت ماه طى مى کنند. از آنجایى که نزدیک ترین فاصله (مقابله) زمین با مریخ در یک بازه زمانى ۲۱ روزه هر ۲۶ ماه یک بار تکرار مى شود. زمان پرتاب سفینه ها به این سیاره براساس همین محدوده زمانى محاسبه مى شود. شاید یکى از اشکالات عمده این ماموریت هاى فضایى، هزینه هاى فوق العاده سنگین آنهاست.
بد نیست بدانیم بودجه سالانه کل آمریکا معادل ۱/۲ تریلیون دلار است که فقط مبلغ ۱۵ میلیارد دلار آن به ناسا تعلق مى گیرد. هزینه هر ماموریت به مریخ حدود یک میلیارد دلار ولى در پروژه فرستادن انسان به مریخ این هزینه تا حدود ۳۵۰ میلیارد دلار افزایش خواهد یافت.
پروژه هاى آینده ناسا به مریخ به ترتیب در سال ۲۰۰۵ فرستادن یک مدارگرد، در سال ۲۰۰۷ فرستادن یک مریخ نشین، در سال ۲۰۰۹ قرار دادن ماهواره مخابراتى در مدار مریخ و ارسال یک مریخ نورد که برخلاف مریخ نورد هاى فعلى که از انرژى خورشیدى استفاده مى کنند از انرژى هسته اى استفاده خواهد کرد و بالاخره در سال ۲۰۱۳ پروژه اى با هدف بازگرداندن نمونه هایى از خاک مریخ به زمین، طراحى شده اند. در مرداد ماه سال جارى نیز فضاپیمایى به نام پیام رسان براى کاوش به عطارد فرستاده است.
در قسمت انتهایى به بررسى زحل و آ خرین کاوش هاى بشر یعنى ماموریت اکتشافى کاسینى مى پردازیم.از دیرباز زحل (کیوان) از دید بشر سیاره اى اسرار آمیز جلوه مى کرد.

۰۷۸۳۸۱.jpg

این سیاره یکى از خارق العاده ترین سیارات منظومه شمسى است که زیبایى خیره کننده اى دارد. اگر ما با یک تلسکوپ کوچک به این سیاره بنگریم، حتماً یکى از حلقه هاى پیرامون آن را خواهیم دید.
زحل نام یکى از خدایان روم باستان بود که یونانیان او را کرونوس مى نامیدند. زمانى که اولین بار گالیله با تلسکوپى ساده اش به زحل نگریست، حلقه هاى آن به صورت دو گوش به نظرش آمدند تا اینکه هویگنس با تلسکوپى پیشرفته تر، علاوه بر کشف تیتان بزرگ ترین قمر زحل، متوجه شد که گوش هاى زحل در واقع حلقه هاى پیرامون آن هستند. زحل با داشتن حدود ۱۰ هزار حلقه به دور خود پهن ترین و درخشان ترین حلقه هاى سیاره اى را در منظومه شمسى دارا است. جیووانى کاسینى دریافت که فضایى در بین حلقه ها، آنها را از هم جدا کرده است. این فضاى خالى که به شکافت یا گسیختگى کاسینى معروف شد حاوى تعدادى حلقه کوچک و خیلى باریک است. حلقه هاى زحل به دلیل انحراف ۲۵ درجه سطح مدار با محور چرخشى خود، دائماً به صورت باز و بسته شدن طى حرکت انتقالى آن به نظر مى رسند. در سال ۱۹۹۵ ما حلقه هاى آن را از نما و لبه به صورت یک خط بسیار نازک (در واقع حلقه ها غیب شدند) دیدیم، ولى حالا کم کم تا سال ۲۰۰۵ این سیاره نسبت به ما به بغل غلتیده و ما حلقه ها را از دید بالا به صورت کامل مشاهده خواهیم کرد. در ادامه تا سال ۲۰۰۹ دوباره کاملاً در روبه رو به صورت خطى بسیار نازک و سپس تا سال ۲۰۲۱ این سیاره به بغل دیگر غلتیده و ما حلقه ها را از دید پایین به صورت کامل خواهیم دید.
زحل با قطرى معادل ۱۲ هزار کیلومتر (۵/۹ برابر قطر زمین) و جرمى معادل ۹۵ برابر زمین بزرگ ترین سیاره منظومه ما بعد از مشترى محسوب مى شود. به دلیل فاصله زیاد زحل از خورشید، نیروى گرانشى کمى به آن وارد مى شود، بنابراین با سرعت انتقالى آرام ترى حدود km/s ۶۶/۹ در زمانى معادل ۵/۲۹ سال زمین، یک بار به دور خورشید مى گردد. از طرفى حرکت وضعى آن در زمان کوتاه، معادل ۵/۱۰ ساعت انجام مى گیرد و به دلیل سرعت چرخش زیاد این سیاره در استوا بیش از حد برآمده و در قطبین فرو رفته است. زحل برخلاف سیارات داخلى منظومه، صخره اى نیست بلکه مانند توپى از گاز با ترکیبى از هیدروژن و هلیوم در میان سیارات بیرونى منظومه قرار گرفته است. وویجر ۱ و ۲ با گذر کردن از کنار زحل نشان دادند که نوار هاى روشن و تاریک در سطح این سیاره، تاثیر باد هاى موجود در آن است. تاکنون ۳۰ قمر از سیاره زحل شناخته شده اند. تیتان بزرگ ترین قمر زحل بعد از گانیمد (بزرگ ترین قمر مشترى) بزرگ ترین قمر در منظومه شمسى است. زحل با این اقمار طبیعى، دنیایى پیچیده براى خود به وجود آورده است. در بامداد نیمه اکتبر ۱۹۹۷ غرش موتور هاى فضاپیما، سفر ادیسه اى مدارگرد کاسینى را به سمت زحل آغاز کرد. بعد از گذشت ۷ سال و طى کردن مسافتى حدود یک میلیارد و سیصد میلیون کیلومتر، اکنون مدارگرد کاسینى به زحل رسیده و در مدار آن قرار گرفته است.
کاسینى تا ۴ سال آینده ضمن گردش در مدار زحل با فرستادن اطلاعات ارزشمند ما را در شناخت این سیاره و اقمار آن کمک خواهد کرد. یکى از مهم ترین و مهیج ترین بخش هاى این ماموریت ارسال کاوشگر هویگنس از این مدارگرد در سطح تیتان در روز هاى نخستین زمستان امسال است. تیتان مهم ترین کاندیداى موجود در اقمار منظومه براى یافتن حیات است. تیتان با جوى ضخیم که بیشتر آن متشکل از نیتروژن و درصد پایینى نیز از گاز متان که به دلیل سرماى شدید به صورت مایع درآمده است، همانند زمین خودمان جلوه مى کند. تیتان با قطرى حدود ۵۱۵۰ کیلومتر و فاصله اى معادل ۱۲۲۱۸۵۰ کیلومتر از زحل، داراى زمانى معادل ۹۵/۱۵ روز در گردش مدارى با سرعت انتقالى است. سطح تیتان تاکنون براى ما ناشناخته مانده است زیرا جو آن با ابر هاى مه آلود و نارنجى رنگ، سرتاسر سطح آن را فراگرفته اند به طورى که تلسکوپ ها و سفینه هاى تحقیقاتى تاکنون نتوانسته اند اطلاعات دقیقى از سطح آن را براى بشر به دست آورند. اینکه هویگنس پس از فرود بر سطح این قمر با چه منظره اى روبه رو خواهد شد قابل پیش بینى نیست، ممکن است با سرزمینى کوهستانى از صخره یا یخ مواجه شود یا اقیانوسى از گاز طبیعى با بارش هاى متان رویت گردد. دانشمندان بى صبرانه در انتظار لحظه رویت سطح این قمر به وسیله هویگنس هستند. این کاوشگر که توسط آژانس فضایى اروپا (اسا) ساخته شده و به نام کاشف قمر تیتان هویگنس نامگذارى شده، در اوایل زمستان سال جارى از مدارگرد کاسینى خارج و به سمت تیتان حرکت خواهد کرد. فرود این کاوشگر از میان ابر هاى پوشیده این قمر حدود دو ساعت به طول خواهد انجامید. به دلیل عدم اطلاعات از جنس سطح این قمر، هویگنس طورى طراحى شده تا بتواند در سطوح جامد یا مایع فرود آید. از لحظه جدا شدن هویگنس از کاسینى تا ورود به جو و فرود در سطح تیتان اطلاعات ارزشمندى در اختیار بشر قرار خواهد گرفت. پس از فرود این کاوشگر دنیایى جدید در منظومه خودمان خواهیم یافت. شاید این اطلاعات زندگى بشر را متحول و افق هاى آینده آن را در زندگى فرازمینى روشن سازد.