تبليغاتX
نجوم یزد
نجوم یزد
سه شنبه سیزدهم شهریور 1386
کاوش در اقیانوس‌های اروپا

طرح‌های کاوش در اروپا، قمر مشتری، که همواره مورد توجه دانشمندان بوده این بار جدی تر مطرح شده است. دانشمندان در پی فرستادن یک زیر دریایی به اقیانوس‌های زیر سطح این قمر هستند.
 

به اعتقاد بسیاری از دانشمندان علوم سیاره‌ای، اروپا، قمر مشتری، بهترین گزینه برای همراهی زمین در پذیرش حیات است. فضاپیماهایی چون ویجر و گالیله شواهدی به دست آورده‌اند که نشان از وجود اقیانوسی عمیق و احتمالا گرم در زیر یخ‌های تکه تکه آن دارد. در مقاله‌ای که در شماره‌ی ماه جولای نشریه «مهندسی هوافضا»(Aerospace Engineering) منتشر شده است، یک مهندس مکانیک انگلیسی پیشنهاد ارسال یک زیر دریایی برای بررسی اروپا را ارائه داده است.

پیشنهاد «کارل راس»(Carl Ross)، استاد دانشگاه پورتس موث در انگلستان، ساخت یک زیردریایی از آلیاژ چندین فلز است. او همچنین منابع تغذیه راحت‌تر، وسایل ارتباطی بهتر و سیستم‌های پیشران قوی‌تری را برای مقاله «طرح یک زیردریایی برای پیمایش اقیانوس‌های اروپا» در نظر گرفته است.

مقاله‌ی راس روش‌های مختلف ساخت این زیردریایی را با توانایی تحمل فشار زیاد در زیر لایه‌های یخ اروپا بررسی می‌کند. دانشمندان معتقدند که این اقیانوس‌ها بیش از ۱۰۰کیلومتر عمق دارند، یعنی چیزی در حدود ۱۰برابر اقیانوس‌های زمین.

تصویری خیالی از اقیانوسی در زیر یخ‌های اروپا و موجودات زنده احتمالی آن و کاوشگري در حال تحقيق و بررسي.

زیردریایی راس طولی برابر سه متر و قطری به اندازه‌ی یک متر خواهد داشت. به اعتقاد او، اگرچه استیل و تیتانیوم توانایی لازم را برای تحمل فشار آب دارند اما به خوبی شناور نمی‌شوند پس زیردریایی مانند یک سنگ به عمق اقیانوس می‌رود. آلیاژ فلزات و ترکیبات سرامیک می‌تواند بهترین انتخاب باشد.

در طرح راس، یک سلول سوختی(Fuel Cell) انرژی مورد نیاز را برای حرکت، ارتباطات و ابزار علمی تأمین می‌کند. اما این نکته نیز یادآوری شده که پیشرفت تکنولوژی می‌تواند در سال‌های آتی منابع انرژی بهتری را معرفی کند.

به نظر راس مأموریت به اروپا تا قبل از ۱۵ یا ۲۰ سال دیگر میسر نخواهد شد. نظری که «ویلیام مک کینون»(William McKinnon) ، استاد علوم زمین و سیاره‌ای دانشگاه واشینگتون در میسوری، آن را تأیید می‌کند:"بررسی اروپا با یک مدارگرد بسیار دشوار و پرهزینه است اما هزینه‌ی آن بسیار کمتر از فرود یا ورود به اقیانوس‌های آن است. در آینده، زمانی که توانستیم قطر پوسته‌ي یخی را تخمین بزنیم می‌توانیم به طور جدی به مشکلات مهندسی آن بیندیشیم. در حال حاضر بهتر است به فکر مکان‌هایی باشیم که یخ‌های سطح اروپا شکسته است و از مدار می‌توان ترکیبات آن را بررسی کرد".

آزمایشگاه جت پروپالشن(JPL) ناسا هم اکنون در حال کار بر روی ایده‌ی ساخت کاوشگری به نام «کاوشگر اروپا»(Europa Explorer) است. هدف از این طرح، قرار دادن مدارگردی با ارتفاع کم برای تأیید وجود آب در زیر لایه‌های یخ اروپا، نقشه برداری از پراکندگی ترکیباتی که در تحقیقات بیوشیمی اهمیت دارند و همین طور بررسی وضعیت سطح و زیر سطح اروپا برای کاوشگرهای بعدی است. به گفته‌ی مک کینون این ماموریت می‌تواند وجود این اقیانوس، قطر یخ‌ها و مناطقی را که قطر یخ‌ها در آن ها کم تر است نشان دهد".

او می‌افزاید که یک مدارگرد نقاط گرمی را که نشان از فعالیت‌های زمین شناختی و یا حتی آتش فشانی دارند مشخص و تصاویری با کیفیت بالا، که برای برنامه ریزی هر نوع فرود به آن نیاز داریم، تهیه می‌کند.

تصويري هنري از کاوشگر اروپا

اروپا که اندکی از ماه، قمر زمین، کوچک‌تر است، سطحی بدون دهانه‌های برخوردی دارد که به معنی جوانی پوسته آن است. مطابق یافته‌های فضاپیمای گالیله یخ‌های نزدیک سطح ذوب می‌شوند و به سطح می‌رسند سپس دوباره یخ می‌بندند و بدین ترتیب سطح اروپا همواره در حال تغییر است.

درحالی که دمای سطحی اروپا در حدود ۱۳۰کلوین(۱۴۲- درجه سانتیگراد) است، دمای داخلی می‌تواند در حدی باشد که یخ زیرین را ذوب کند. این گرمای داخلی حاصل از نیروهای کشندی(جزر و مدی) بین مشتری و سایر اقمار آن است.

دانشمندان معتقدند که همین نیروها باعث ایجاد گرما در قمر آتش فشانی مشتری، یو، می شود. احتمال دیگر وجود جریان‌های دریایی به عنوان منبع انرژی است که در زمین باعث ایجاد شرایط مناسب برای تشکیل تجمعاتی از باکتری‌های سخت جان می‌شود. وجود این جریانات در اروپا می‌تواند احتمال وجود حیات را افزایش دهد.

این اولین طرح زیردریایی راس برای جایی غیر از زمین است. او که بیش از ۴۰سال به طراحی زیردریایی‌های زمینی مشغول بوده، در این باره می‌گوید:"بزرگترین مشکلی که داشتم این بود که این زیردریایی باید توانایی ذوب یا حفاری حدود ۶ کیلومتر یخ سطحی را داشته باشد. به همین دلیل به نظر می‌رسيد که یک راکتور هسته ای برای تأمین انرژی مورد نیاز ضروری است".

به گفته مک کینون که یک مأموریت به اروپا را فوق العاده مهم ارزیابی می‌کند، اروپا مکانی است که به احتمال بسیار زیاد حاوی آب مایع به میزان زیاد، منابع انرژی و عناصر مورد نیاز برای حیات، مانند کربن، نیتروژن، گوگرد و فسفر است.

اما آیا واقعا در اروپا موجوداتی زندگی می‌کنند؟ به نظر می رسد که براي پاسخ به اين پرسش باید منتظر ماند.

منبع: http://www.universetoday.com


ادامه مطلب

لینک نوشته | نوشته شده در ساعت 11:1 توسط : امین فرمانی
یکشنبه یازدهم شهریور 1386
روش جدیدی برای شناخت خصوصیات ستاره‌های نوترونی

اخترشناسان با استفاده از دو ماهواره‌ي پرتو ایکس، خمیدگی فضا-زمان پيش بيني شده در نظريات نسبیت انيشتين را در اطراف سه ستاره‌ي نوتروني بررسی كردند. آن‌ها روش جدیدی برای اندازه گیری قطر و جرم این اجرام پیدا کرده‌اند.

ستاره‌های نوترونی محتوی چگال‌ترین ماده‌ی قابل مشاهده در عالم هستند.

این ستارگان جرمی بیس از جرم موجود در خورشید را در کره‌ای به اندازه‌ی یک شهر جای می‌دهند٬ بدین معنا که چند فنجان از ماده‌ی آن‌ها از کوه اورست پرجرم‌تر است. برای مطالعه‌ی این که ماده را تا چه حد می‌توان در طبیعت فشرد، اختر شناسان از این ستارگان به عنوان آزمایشگاه‌های طبیعی استفاده می‌کنند.

«سودیپ باتاچاریا»(Sudip Bhattacharyya) از مرکز فضایی گودارد ناسا و دانشگاه مریلند می‌گوید:" می‌توان ذراتی نظیر کوارک را در مرکز ستارگان نوترونی یافت ولی ایجاد آن ها در آزمایشگاه غیر ممکن است. بنا بر این تنها راه موجود برای شناخت آن‌ها ٬شناخت بهتر ستاره‌های نوترونی است."

دانشمندان در برخورد با این معما باید قطر و جرم ستاره‌های نوترونی را به دقت اندازه گیری کنند. اختر شناسان در دو مطالعه‌ی همزمان، یکی با همکاری آژانس فضایی اروپا، رصدخانه ی پرتو ایکس «اکس ام ام-نیوتن»( XMM-Newton) و دیگری رصدخانه‌ی پرتو ایکس ژاپن و ناسا، «سوزاکو»( Suzaku)، در این راه، قدم بزرگی به جلو برداشته‌اند.

تصویری هنرمندانه  از ديسك داغ در حال چرخش حول ستاره‌اي نوتروني. گاز بخش درونی دیسک با سرعتي معادل چهل درصد سرعت نور در اطراف ستاره‌ي نوتروني مي‌چرخد. دانشمندان با بررسی حرکت این گاز قطر ستاره‌ی نوترونی را اندازه گیری می‌کنند.

باتاچاریا و همکارش «تاد استرومایر» (Tod Strohmayer)، با استفاده از XMM-Newton سیستم دوتایی X-۱ مار (Serpens X-۱) را رصد کردند. این سیستم شامل یک ستاره‌ی نوترونی و یک ستاره‌ی همدم است. آنها خط طیفی اتم‌های آهن داغ را مشاهده کردند که در اطراف ستاره‌ي نوتروني با سرعتی معادل ۴۰ درصد سرعت نور در حال چرخش هستند.

رصد خانه‌هاي پرتو ايكس پيشين، خطوط طيفي آهن را در اطراف ستاره‌هاي نوتروني نمايان ساخته اما فاقد حساسيت لازم براي اندازه‌گيري جزييات شكل خطوط بودند.

به كمك آينه‌هاي بزرگ XMM-Newton ، باتاچاريا و استروماير دريافتند كه سرعت بسيار زياد گاز باعث پهن شدگي نامتقارن خطوط طيفي آهن شده است كه به علت اثر دوپلر و اثرات پرتو افكني پيش بيني شده در نظريه‌ي نسبيت خاص انيشتين باعث اعوجاج این خط طیفی مي‌شود. خمیدگی فضا-زمان به وسیله‌ی گرانش قوي ستاره‌ي نوتروني٬ بر طبق نظريه‌ي نسبيت عام  انيشتين٬ خط طيفي آهن ستاره‌ي نوتروني را به طول موج‌هاي بزرگ‌تر انتقال مي‌دهد.

به گفته‌ی استرومایر: "ما این خطوط نامتقارن را در اطراف بسیاری از سیاه چاله‌ها مشاهده کرده‌ایم ولی این اولین مورد برای ستاره‌های نوترونی محسوب می‌شود و نشان می‌دهد که چگونگی شتاب گرفتن مواد در اطراف ستاره‌های نوترونی تفاوت بسیاری با یک سیاه چاله ندارد و این خود ابزاری جدید برای بررسی نظریه‌ي اینشتین است."

گروهی به رهبری «ادوارد ککت»(Edward Cackett) و «جان میلر»(Jon Miller) از دانشگاه میشیگان، به همراه باتاچاریا و استرومایر، از قابلیت‌های طیف سنجی بالای تلسکوپ سوزاکو برای بررسی سه ستاره‌ی نوترونی که هر یک عضوی از یک مجموعه ی دوتایی هستند٬ استفاده کردند.

یکی از این سه دوتایی همان X-۱ مار بود و نتایج بررسی خطوط طیفی آهن مشابهت زیادی با نتایج رصد XMM-Newton داشت. در اطراف دو سیستم دیگر نیز خطوط آهنی مشابه با X-۱ مار وجود داشت.

ککت می‌گوید:" ما فقط گاز در حال چرخش بیرون سطح ستاره‌ی نوترونی را مشاهده می‌کنیم و از آنجا که بخش درونی دیسک تنها تا سطح ستاره‌ی نوترونی ادامه پیدا می‌کند، این اندازه گیری‌ها اندازه‌ی قطر ستاره ی نوترونی را به ما می‌دهد. طبق بررسی ما٬ قطر یک ستاره‌ی نوترونی نمی‌تواند بیشتر از ۲۹ تا ۳۱ کیلومتر باشد و این با روش‌های دیگر اندازه گیری مطابقت دارد."

میلر می‌افزاید:" اکنون ما با مشاهده‌ی خط طیفي آهن نسبیتی در اطراف سه ستاره‌ی نوترونی، شیوه‌ی جدیدی را براي اندازه گیری قطر آن‌ها پيدا کرده‌ایم. اندازه گیری جرم و قطر ستاره‌ی نوترونی بسیار مشکل است بنابراین ما به روش‌های متعددی برای دست یابی به این هدف نیازمندیم."

فیزیک‌دانان با دانستن جرم و اندازه‌ی یک ستاره ی نوترونی می‌توانند فشردگی یا معادله‌ی حالت ماده‌ی فشرده شده را درون این اشیای بیش از حد چگال توضیح دهند.

اختر شناسان در استفاده‌ای دیگر از خطوط طیفی آهن صرف نظر از آزمودن نظریه نسبیت عام اینشتین، می‌توانند شرایط بخش درونی قرص برافزایشی اطراف ستاره‌ی نوترونی را بررسی کنند.


ادامه مطلب

لینک نوشته | نوشته شده در ساعت 9:26 توسط : امین فرمانی

RSS