ناسا، به شناسایی حیات فرازمینی از همیشه نزدیکتر شد

«رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر» ناسا که امسال فعالیت خود را آغاز می‌کند، می‌تواند شکارچی نهایی سیارات فراخورشیدی باشد. این اولین تلسکوپی خواهد بود که به طور خاص برای شناسایی سیارات بالقوه قابل سکونت و توصیف جو آنها برای جستجوی نشانه‌های حیات فرازمینی طراحی شده است.

کد خبر: ۱۲۹۶۹۵۱

تاریخ: ۱۳ فروردين ۱۴۰۴ - ۰۴:۰۰

از زمان پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) در سال ۲۰۲۱، عمیق‌ترین، واضح‌ترین و دقیق‌ترین تصاویری را که تاکنون از کیهان گرفته شده، شاهد بوده‌ایم.

به گزارش «تابناک» به نقل از ایسنا، این مشاهدات، بسیاری از اولین ستاره‌ها و کهکشان‌های کیهان را تأیید کرده، «تنش هابل» مبنی بر انبساط کیهان را تأیید کرده و بذرهای اولیه ابرسیاه‌چاله‌ها را نشان داده است. این تلسکوپ فضایی نسل جدید همچنین چیزهای زیادی در مورد سیارات فراخورشیدی و سیارات و اجرام منظومه شمسی به ما آموخته است.

اول ژوئیه ۲۰۲۳ بود که آژانس فضایی اروپا(ESA) ماموریت اقلیدس(Euclid) را به فضا پرتاب کرد. این تلسکوپ فضایی نسل جدید، پنج سال آینده را با رصد میلیاردها کهکشان تا فاصله ۱۰ میلیارد سال نوری از ما به نقشه‌برداری از ساختار بزرگ مقیاس کیهان اختصاص خواهد داد.

این داده‌ها در حال حاضر به اخترشناسان کمک می‌کنند تا درباره تأثیر ماده تاریک و انرژی تاریک که روی هم ۹۵ درصد چگالی جرم و انرژی کیهان را تشکیل می‌دهند، بیشتر بیاموزند.

در سال‌های ۲۰۲۵ و ۲۰۲۶، ناسا و آژانس فضایی اروپا به ترتیب ماموریت‌های «SPHEREx» و «PLATO» را به فضا خواهند فرستاد.

ماموریت SPHEREx که مخفف عبارت «طیف ‌فوتومتر برای تاریخ کیهان، عصر بازیونیزه شدن و کاوشگر یخ‌ها» است، یک رصدخانه فضایی است که در طیف نزدیک به فروسرخ رصد می‌کند و با رصد تقریباً ۴۵۰ میلیون کهکشان، یک بررسی سراسری از آسمان انجام می‌دهد.

ماموریت «پلاتو» مخفف عبارت «گذر سیاره‌ها و نوسان‌های ستاره‌ها» است که کلمه مخفف آن واژه‌ای به معنای «افلاطون» را می‌سازد. «پلاتو» یک تلسکوپ فضایی است که توسعه و اجرای آن برای راه‌اندازی در سال ۲۰۲۶ توسط آژانس فضایی اروپا صورت می‌گیرد.

هدف‌های مأموریت «پلاتو» جستجو برای یافتن گذرهای سیاره‌ای حدود یک میلیون ستاره و کشف و توصیف سیاره‌های سنگی فراخورشیدی در اطراف ستاره‌های کوتوله زرد مانند خورشید، ستاره‌های فرعی و ستاره‌های کوتوله سرخ است. تمرکز این مأموریت بر روی سیاره‌های شبیه به زمین در «منطقه قابل سکونت» در اطراف ستارگان شبیه به خورشید است که وجود آب در حالت مایع در آنها قابل تصور است.

«پلاتو» سومین مأموریت سطح متوسط در برنامه آژانس فضایی اروپا  موسوم به «چشم‌انداز کیهانی ۲۰۱۵-۲۰۲۵» است که نام آن از افلاطون، فیلسوف، حکیم و ریاضیدان اثرگذار یونانی برگرفته شده ‌است. هدف دوم این مأموریت بررسی نوسان‌های ستاره‌ای یا فعالیت لرزه‌ای در ستاره‌ها برای اندازه‌گیری توده‌های ستاره‌ای و تکامل و امکان توصیف دقیق ستاره میزبان سیاره از جمله سن آن است.

در حالی که ماموریت SPHEREx بیش از دو سال را صرف انجام یک بررسی از تمام آسمان برای اندازه‌گیری طیف نزدیک به فروسرخ از تقریباً ۴۵۰ میلیون کهکشان می‌کند، ماموریت «پلاتو»  چهار سال را صرف مطالعه و توصیف سیارات فراخورشیدی اطراف حدود یک میلیون ستاره خواهد کرد.

تا ماه مه سال ۲۰۲۷، تلسکوپ نسل جدید دیگری به این رصدخانه‌ها ملحق خواهد شد که «تلسکوپ فضایی رومی نانسی گریس»(RST)، با نام مستعار «مادر هابل» نام دارد.

این رصدخانه با میدان دید حداقل ۱۰۰ برابر وسیع‌تر از تلسکوپ فضایی «هابل» و طیف‌سنج‌ها و کرونوگراف‌های پیشرفته، پتانسیل اندازه‌گیری نور یک میلیارد کهکشان را در طول عمر خود خواهد داشت.

این مأموریت‌ها همگی با هم مرزهای علم را پیش می‌برند و مکمل پیشینیان خود که ممکن است برخی از آنها هنوز در حال کار باشند، خواهند بود.

با این حال، حتی قبل از اینکه تلسکوپ فضایی «جیمز وب» شروع به انجام مشاهدات خود کند و برنامه‌ریزان این ماموریت، توسعه مفاهیم دیگر را آغاز کنند، ناسا و شرکای بین‌المللی آن در آژانس فضایی اروپا و کانادا(CSA) در حال برنامه‌ریزی نسل بعدی رصدخانه‌ها بودند.

تولد رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر

تلسکوپ‌های فضایی «نقشه‌بردار نوری بزرگ فروسرخ و فرابنفش»(LUVOIR) و «رصدخانه سیارات فراخورشیدی زیست‌پذیر»(HabEx)، دو تلسکوپ فضایی بودند که قرار بود تا پایان دهه ۲۰۳۰ به فضا فرستاده شوند.

آنها دو مورد از چهار مأموریت فضایی مفهومی بزرگ اخترفیزیک بودند که در آماده‌سازی برای بررسی دهه نجوم و اخترفیزیک آکادمی ملی علوم ۲۰۲۰ مورد مطالعه قرار گرفتند.

تلسکوپ LUVOIR یک رصدخانه فضایی بسیار توانا و چند طول موجی را متصور بود که امکان مطالعه کیهان اولیه، شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها، شکل‌گیری ستاره‌ها و سیاره‌ها، سنجش از دور منظومه شمسی و توصیف سیارات فراخورشیدی را فراهم می‌کرد.

در عین حال قرار بود تلسکوپ HabEx مطالعاتی را در طول موج‌های فرابنفش، نوری و فروسرخ نزدیک انجام دهد و همراه با تاج‌نگاری که درخشندگی ستاره مادر را مسدود می‌کند، نور منعکس شده مستقیم از جو سیارات فراخورشیدی را مشاهده کند.

ناسا در ژانویه ۲۰۲۳ اعلام کرد که ماموریت‌های HabEx و LUVOIR در طرح «رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر»(HWO) ادغام خواهند شد.

دکتر آکی روبرژ(Aki Roberge)، معاون مدیر فناوری و استراتژی بخش علوم اخترفیزیک در مرکز پرواز فضایی گادِرد ناسا، توضیح داد: «رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر»(HWO) تا حد زیادی ادغام مفاهیم قبلی LUVOIR و HabEx است که بهترین ایده‌ها را از هر یک می‌گیرد و سپس تفکر جدیدی را وارد می‌کند. تیم‌های LUVOIR و HabEx در آن زمان متوجه شدند که این دو مفهوم در یک خانواده هستند و این موضوع با طرح جدید HWO به اثبات رسیده است.

هدف ماموریت رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر

روبرژ می‌گوید: تلسکوپ «رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر» اولین تلسکوپ فضایی خواهد بود که به طور خاص برای شناسایی سیارات بالقوه زیست‌پذیر در اطراف ستارگان دیگر و توصیف جو آنها برای جستجوی نشانه‌های بالقوه حیات و نشانه‌های زیستی طراحی شده است.

وی افزود: رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر برای جستجوی سیارات مشابه با زمین (نه فقط از نظر اندازه یا جرم) در مناطق قابل سکونت ستارگان خورشیدمانند مجاور و سپس کاوش در آنها برای یافتن نشانه‌هایی از حیات در قالب بیوسفرهای جهانی طراحی شده است.

روبرژ ادامه داد: ما به دنبال گازهای تولید شده توسط حیات مانند اکسیژن، ازون و متان خواهیم بود، اما می‌خواهیم HWO به اندازه کافی توانایی پیدا کردن انواع دیگری از نشانه‌های زیستی را در صورت وجود، داشته باشد. ما بیوسفرهای جهانی را برجسته می‌کنیم، زیرا این نوعی از حیات است که ما می‌توانیم در فواصل میان‌ستاره‌ای تشخیص دهیم. حیات به قدری قدرتمند است که شیمی جو هر سیاره‌ای را تغییر می‌دهد.

جیادا آرنی(Giada Arney)، دانشمند تحقیقات فضا در آزمایشگاه منظومه‌های سیاره‌ای در ناسا گادرد می‌گوید: ماموریت HWO به گونه‌ای طراحی خواهد شد که یک «اَبَرهابل» باشد که قادر به انجام طیف وسیعی از مطالعات اخترفیزیک انقلابی، از جمله کاوش در ماهیت ماده تاریک، مطالعه شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها و درک تولید عناصر سنگین در کیهان است.

وی افزود: به ‌علاوه، ما باید بتوانیم اطلاعات کافی را در مورد زمینه‌های زیست‌محیطی هر گونه نشانه زیستی بالقوه مشاهده کنیم تا از موارد مثبت کاذبی که ممکن است ما را فریب دهند، رد کنیم.

وی ادامه داد: با توجه به اینکه ما در حال مشاهده نشانه‌های زیستی جهانی هستیم، ویژگی‌های سیاره‌ای که برای رد کردن موارد مثبت کاذب به آن نیاز داریم نیز در مقیاس بزرگ هستند. ما به دنبال حضور گازهای گویای دیگری در جو سیاره‌ها هستیم که می‌تواند نشان دهد که یک نشانه زیستی مشخص، مثبت کاذب است و ویژگی‌های توده‌ای مانند جرم سیاره و فشار جو را اندازه‌گیری می‌کند و ما مدار سیاره و ویژگی‌های کلیدی ستاره‌اش را اندازه‌گیری خواهیم کرد.

ماموریت HWO علاوه بر جستجو و شناسایی سیارات فراخورشیدی، مجموعه‌ای قوی از اهداف علمی خواهد داشت که شامل مطالعه چگونگی تغییر کهکشان‌ها و محیط آنها از کیهان اولیه، مشاهده شکل‌گیری، توزیع و تکامل ستارگان و اجرام در منظومه شمسی و مقایسه آنها با سایر منظومه‌های ستاره‌ای برای بهبود درک ما از نوع سیارات و تاریخچه‌های تکاملی آنان است.

ابزار رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر

هنوز اطلاعات زیادی در مورد ابزارهای HWO وجود ندارد. با این حال، گزارش‌های موجود، سرنخ های ارزشمندی را ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، ناسا بیان کرده است که این رصدخانه یک «ابرهابل» با یک آینه اولیه به اندازه ۶ تا ۸ متر قطر خواهد بود که شبیه به «جیمز وب» است. همچنین قادر به گرفتن تصاویری در طول موج مرئی، فرابنفش و فروسرخ خواهد بود.

علاوه بر این، تلسکوپ فضایی «رومی نانسی گریس» یک تاج‌نگار نمایش فناوری خواهد داشت که از طراحی طیف‌نگار HWO خبر می‌دهد، اما به جای مسدود کردن نور ستاره، از آینه‌ها و فیلترها برای جدا کردن نور یک سیاره فراخورشیدی از ستاره میزبانش استفاده می‌کند.

این رصدخانه همچنین دارای طیف‌نگارهایی خواهد بود که برای جستجوی «نشانه زیستی» شیمیایی در جو سیارات مانند کربن دی اکسید، اکسیژن و متان که می‌تواند نشان دهنده وجود حیات باشد، استفاده خواهد شد.

برای خلاصه کردن پیامدهایی که این مأموریت می‌تواند برای تحقیقات سیارات فراخورشیدی و زیست‌شناسی اخترشناسی داشته باشد، روبرژ گفت: اگر سیاراتی مانند زمین کمیاب باشند، دنیای ما حتی با ارزش‌تر می‌شود. اگر ما نشانه حیات را در یک منظومه سیاره‌ای دیگر کشف کنیم، مکان ما در جهان به گونه‌ای تغییر خواهد کرد که از زمان کوپرنیک تاکنون دیده نشده است.

وی افزود: ماموریت HWO سرانجام به ما اطلاع خواهد داد که آیا زندگی در اطراف ما رایج است یا نادر. اگر به کشف فرازمینی نیز نرسیم، چیزهای بسیاری درباره سیارات فراخورشیدی و غیره، فراتر از منظومه شمسی خواهیم آموخت. امید من این است که HWO انقلابی در اخترزیست‌شناسی به راه بیاندازد و حتی با کمک به درک آنچه که برای رشد بیوسفر جهانی در طول اعصار لازم است، بر خود حوزه زیست‌شناسی تأثیر بگذارد.

جیادا نیز گفت: من دوست دارم بگویم که HWO یا با مشاهده نشانه‌هایی از حیات در سیاره‌ای که به دور یک ستاره نزدیک می‌چرخد، به ما می‌گوید که تنها نیستیم، یا این اولین مأموریتی خواهد بود که با اولین تخمین آماری از نادر بودن حیات در کیهان چقدر تنها هستیم.

وی افزود: درباره سایر سیارات نیز HWO حداقل ۱۰ برابر سیارات غیرمشابه با زمین را کشف خواهد کرد که این صدها جهان به ما کمک خواهند کرد تا کل منظومه شمسی خود را در یک زمینه کیهانی گسترده‌تر درک کنیم.

توسعه رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر

در حالی که رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر هنوز در مراحل اولیه توسعه بود، ناسا اعلام کرد که یک نقطه عطف بزرگ در اول اوت ۲۰۲۴ به دست آمد که توسعه مفهوم HWO را تسریع خواهد کرد و آن، تاسیس دفتر پروژه بلوغ فناوری رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر(HTMPO) واقع در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا بود.

ناسا در زمان تاسیس این دفتر اعلام کرد: HTMPO مسئولیت‌های گروه‌های علمی، فناوری، تیم بررسی معماری(START)، گروه ارزیابی فنی(TAG) و گروه‌های کاری فنی رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر را بر عهده می‌گیرد. گروه‌های کاری علمی و گروه‌های کاری مشترک و اجتماعی که توسط START و TAG ایجاد شده‌اند، تا پایان سال ۲۰۲۴ به کار برنامه‌ریزی شده اولیه خود تحت مدیریت دفتر پروژه ادامه خواهند داد و گروه‌های کاری فنی درون تیم توسعه پروژه سازماندهی مجدد می‌شوند.

در تاریخ ۸ ژانویه ۲۰۲۵ ناسا اعلام کرد که از افراد علاقه‌مند به عضویت در تیم علوم و ابزار جامع رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر(HWO) دعوت به ثبت نام می‌کند. این تیم، مطالعات علمی را برای تعریف مفهوم پایه ماموریت، تجزیه و تحلیل ابزارهای بالقوه و کمک به HTMPO در بلوغ فناوری‌های HWO و مفهوم مأموریت انجام خواهد داد.

ناسا اعلام کرد: در طول سال گذشته، ما برای کشف فضای تجارت علم و مهندسی برای HWO کار کرده‌ایم. از جنبه علمی، چندین گروه کاری از جامعه علمی گسترده، گستردگی موارد علمی HWO را نشان داده‌اند. از جنبه مهندسی نیز تیم توسعه، سه معماری اکتشافی را آزمایش کرده است که به ما کمک می‌کند تا چالش‌های فنی را درک کنیم و مهم‌تر، شناسایی و برنامه‌ریزی توسعه فناوری‌های مورد نیاز برای تحقق HWO را انجام دهیم.

چند دهه آینده برای ستاره‌شناسان، اخترزیست‌شناسان و کیهان‌شناسان بسیار جالب خواهد بود. تلسکوپ‌های نسل جدید که اکنون در حال بهره‌برداری هستند یا در سال‌های آینده به بهره‌برداری خواهند رسید، نوید می‌دهند که به شکلی عمیق‌تر در اسرار اساسی کیهان کاوش کنیم.

تلسکوپ‌های نسل بعدی به حل این اسرار کمک می‌کنند و پاسخ‌های بیشتری را در مورد چگونگی شروع و تکامل جهان ما ارائه می‌دهند و شاید حتی حیات فرازمینی را شناسایی کنند.