وخلافا لتوقعات الباحثين، سجلت المركبة الفضائية كاسيني، التي غاصت الأسبوع الماضي للمرة الأولى في الفضاء الضيق بين زحل وحزامه الدائري، عددا قليلا جدا من جزيئات الغبار والجليد في المنطقة الغامضة، والتي لم تتم دراستها من قبل.
وفي 26 أبريل، غاصت المركبة الفضائية كاسيني لأول مرة في الفجوة بين كوكب زحل وحلقاته، بعد أن دخلت مؤخرا مدارا فريدا تمر فيه عبر الفجوة الضيقة التي تبعد حوالي2,400 كم. وهذه هي المرحلة الأخيرة في حياة المركبة الفضائية القديمة، التي انطلقت إلى الفضاء عام 1997 ووصلت إلى زحل عام 2004، وفي نهايتها ستحترق في الغلاف الجوي للكوكب العملاق.
أثناء الغوص في الفضاء، والذي لم تزره أي مركبة فضائية أخرى من قبل، سجلت المركبة الفضائية عددًا أقل بكثير من جزيئات الغبار والجليد مما توقعه الباحثون، على الرغم من قربها الشديد من حلقات زحل.
لا يزال الباحثون ليس لديهم تفسير لهذا اللغز، لكنه خبر جيد لمهندسي المهمة، الذين كانوا يخشون الاصطدام بالجزيئات الصغيرة أثناء عمليات الغوص الجريئة.
قال إيرل ميس، مدير مشروع كاسيني من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL): "المنطقة الواقعة بين الحلقات وزحل هي "الفضاء الكبير" على ما يبدو". "ستبقى كاسيني في المدار بينما يعمل العلماء على حل لغز مستوى الغبار الأقل بكثير من المتوقع."
كان الخوف الأكبر للمهندسين من الانتقال في الفجوة هو الاصطدام بالجسيمات الصغيرة الناشئة عن الحلقات. عند سرعة كاسيني الهائلة عند مرورها عبر الفضاء، والتي تزيد عن 120,000 ألف كيلومتر في الساعة، حتى الاصطدام بجزيئات صغيرة جدًا يمكن أن يسبب ضررًا للأدوات العلمية الحساسة للمركبة الفضائية.
ورغم أن الباحثين قدروا منذ البداية أن كمية الجزيئات الموجودة في الفضاء لن تشكل خطورة على المركبة الفضائية، إلا أنهم فضلوا عدم المخاطرة في أول غوصة في الفضاء، ولذلك قاموا بتوجيه لوحة الهوائي الخاصة بالمركبة الفضائية (والتي كانت (قطرها 4 أمتار) في اتجاه حركتها لتكون بمثابة درع ضد الاصطدام بالجسيمات.
والآن بعد أن عرف الباحثون أن خطر الاصطدام بالجزيئات الصغيرة أقل حتى من تقديراتهم الأولية، سيكون بمقدورهم تجنب استخدام لوحة الهوائي كدرع. وبدلا من ذلك، سيكونون قادرين على توجيه الأدوات العلمية للمركبة الفضائية وفقا للأهداف العلمية المحددة لكل غوص.
قامت المركبة الفضائية بقياس كمية الجزيئات في الفضاء باستخدام أداة الراديو وموجات البلازما الخاصة بها. يحتوي الجهاز على هوائيات تمتد إلى ما وراء لوحة الهوائي الرئيسية للمركبة الفضائية، لذلك يمكن أن تستمر في العمل حتى عندما تستخدم المركبة الفضائية اللوحة كدرع أثناء الغوص. عندما تصطدم الجسيمات في المركبة الفضائية، فإنها تتحول إلى سحب صغيرة من البلازما وتنتج إشارة كهربائية يستطيع الجهاز قياسها.
عندما يتم تحويل المعلومات الواردة من موجة الراديو وجهاز البلازما إلى تنسيق صوتي، فإن كل تصادم مع جسيم يبدو وكأنه انفجار صغير. وعلى عكس توقعاتهم، قال باحثو البعثة سمع عدد قليل جدًا من "الملوثات العضوية الثابتة" أثناء التحول في الربح.
ووفقا لوكالة ناسا، قام الجهاز بقياس عدد قليل فقط من اصطدامات الجزيئات، التي لا يزيد حجمها عن حجم جزيئات الدخان (حوالي ميكرون - جزء من المليون من المتر). للمقارنة، عندما مرت كاسيني في ديسمبر 2016 حلقة رفيعة مصدرها القمران يانوس وإبيمثيوسسجل الجهاز مئات الاصطدامات في الثانية مع جزيئات من الحلقة.
وقال ويليام كورث، رئيس فريق موجات الراديو وآلات البلازما في جامعة أيوا: "كان الأمر مربكا بعض الشيء، لم نسمع ما كنا نتوقع سماعه". "لقد استمعت إلى البيانات من الغوص الأول عدة مرات، وربما أستطيع أن أحسب على يدي مقدار الاصطدامات بجزيئات الغبار التي أسمعها".
استمع إلى اصطدامات الجسيمات، كما سجلتها أداة موجات البلازما والراديو الخاصة بالمركبة الفضائية أثناء الغوص:
للمقارنة، استمع إلى تصادمات الجسيمات كما تم تسجيلها من خلال الغوص عبر حلقة رفيعة في ديسمبر 2016:
بالأمس، غاصت كاسيني مرة أخرى في الفجوة الضيقة بين زحل وحلقاته. هذه المرة، كما ذكرنا، لم تستخدم هوائيها كدرع ضد الاصطدام بالجسيمات، ويمكنها توجيه أدواتها العلمية بشكل أكثر فعالية. وقطعت المركبة الفضائية الاتصال بمركز التحكم على الأرض قبل الغوص، وسترسل البيانات التي جمعتها اليوم، 3 مايو.
ستقوم المركبة الفضائية بإجمالي 22 عملية غوص متباعدة، ستستكشف فيها كوكب زحل وحلقاته. عند الانتهاء، في الغوص الثاني والعشرين في 22 سبتمبر من هذا العام، ستدخل المركبة الفضائية الغلاف الجوي لزحل وتحترق على شكل نيزك.
ويأمل الباحثون أن تتمكن المركبة الفضائية خلال عمليات الغطس من دراسة التركيب الداخلي لزحل، من بين أمور أخرى، من خلال قياس مجال جاذبيته. بالإضافة إلى ذلك، في بعض عمليات الغطس الأخيرة للمركبة الفضائية، ستقترب بشكل خطير من غلافها الجوي وتقيس تركيبته مباشرة.
ويأمل الباحثون أيضًا في قياس كتلة الحلقات بدقة، وبالتالي تحديد عمرها. تشير الكتلة الأعلى من تلك المقدرة حاليًا إلى أنها قديمة جدًا، وأنها ربما تكونت مع زحل في المراحل الأولى من النظام الشمسي؛ تشير الكتلة الأقل إلى عمر أصغر، وأن الحلقات تشكلت بواسطة جسم صغير أو قمر أو أي جسم آخر، اقترب كثيرًا من زحل، ووقع في جاذبيته وتمزق.
كاسيني في حالة ممتازة ويمكنها الاستمرار في العمل لسنوات عديدة أخرى، وذلك بفضل مولد يحول الحرارة المنبعثة من المواد المشعة إلى كهرباء، لكن وكالة ناسا قررت تدمير المركبة الفضائية لأن الوقود في محركها الرئيسي بدأ في النفاد. وإذا لم تتمكن المركبة الفضائية في المستقبل من تصحيح مسارها باستخدام المحرك الصاروخي، فقد تصطدم، حتى لو كانت الفرصة ضئيلة، بالقمرين إنسيلادوس وتيتان، حيث قد تكون الحياة ممكنة. ولم تخضع المركبة الفضائية لعملية تنظيف شاملة للبكتيريا الأرضية التي قد تبقى على قيد الحياة بداخلها، لذا فإن مثل هذا الاصطدام سيضر بالأبحاث المستقبلية حول البحث عن الحياة على هذه الأقمار.
للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:
