أورانوس، الكوكب السابع من الشمس، يدور في النظام الشمسي الخارجي، على بعد حوالي ملياري ميل (3.2 مليار كيلومتر) من الأرض. إنه عالم هائل، يبلغ قطره أربعة أضعاف قطر الأرض، وتصل كتلته إلى 15 مرة، وحجمه إلى 63 مرة.
لم تتم زيارة أورانوس بواسطة المركبات الفضائية منذ أكثر من 35 عامًا، وهو يسكن إحدى المناطق الأقل استكشافًا في نظامنا الشمسي. على الرغم من أن العلماء تعلموا بعض الأشياء عنه من خلال الملاحظات التلسكوبية والعمل النظري منذ تحليق فوييجر 2 في عام 1986، إلا أن الكوكب لا يزال لغزًا.
من السهل تقسيم النظام الشمسي إلى مجموعتين كبيرتين: منطقة داخلية بها أربعة كواكب صخرية ومنطقة خارجية بها أربعة كواكب عملاقة. لكن الطبيعة، كالعادة، أكثر تعقيدا. أورانوس ونبتون، الكوكب الثامن من الشمس، يختلفان بشكل كبير عن الآخرين. وكلاهما عملاقان جليديان، ويتكونان إلى حد كبير من مركبات مثل الماء والجليد والأمونيا والميثان؛ وهي الأماكن التي يتراوح فيها متوسط درجة الحرارة من 320 إلى 350 درجة فهرنهايت (ناقص 212 مئوية).
من خلال الاكتشافات الأخيرة للكواكب الخارجية – عوالم خارج نظامنا الشمسي والتي تبعد تريليونات الأميال – تعلم علماء الفلك أن العمالقة الجليدية شائعة في جميع أنحاء المجرة. إنها تتحدى فهمنا لتكوين الكواكب وتطورها. أورانوس، القريب نسبيًا منا، هو حجر الزاوية للتعرف عليهم.
مهمة جديدة
يحث الكثيرون في مجتمع الفضاء – مثلي – وكالة ناسا على إطلاق مركبة فضائية آلية لاستكشاف أورانوس. في الواقع، صنف المسح العقدي لعام 2023 لعلماء الكواكب مثل هذه الرحلة على أنها الأولوية القصوى لمهمة ناسا الرئيسية الجديدة.
هذه المرة، لن تطير المركبة الفضائية ببساطة بالقرب من أورانوس في طريقها إلى مكان آخر، كما فعلت فوييجر 2. وبدلاً من ذلك، سيقضي المسبار سنوات في الدوران حول الكوكب ودراسته وأقماره الـ 27 وحلقاته الـ 13.
قد تتساءل، لماذا يتم إرسال مركبة فضائية إلى أورانوس وليس إلى نبتون. إنها مسألة هندسة مدارية. وبسبب مواقع كلا الكوكبين خلال العقدين المقبلين، سيكون للمركبة الفضائية من الأرض مسار أسهل للوصول إلى أورانوس من نبتون. عند إطلاقها في الوقت المناسب، ستصل المركبة المدارية إلى أورانوس في غضون 12 عامًا تقريبًا.
فيما يلي بعض الأسئلة الأساسية التي يمكن لمركبة أورانوس أن تساعد في الإجابة عليها: مما يتكون أورانوس بالضبط؟ لماذا يميل أورانوس على جانبه، وتتجه أقطابه بشكل شبه مباشر نحو الشمس خلال فصل الصيف، وهو ما يختلف عن جميع الكواكب الأخرى في النظام الشمسي؟ ما هو السبب وراء توليد المجال المغناطيسي الغريب لأورانوس، والذي يختلف شكله عن شكل الأرض ويتوافق بشكل غير صحيح مع الاتجاه الذي يدور فيه الكوكب؟ كيف تعمل الدورة الجوية على عملاق جليدي؟ ماذا تخبرنا إجابات كل هذه الأسئلة عن كيفية تشكل العمالقة الجليدية؟
على الرغم من التقدم الذي أحرزه العلماء بشأن هذه الأسئلة وغيرها منذ تحليق فوييجر 2، فلا يوجد بديل للمراقبة المباشرة والقريبة والمتكررة من مركبة فضائية تدور حولها.
الخواتم وتلك الأقمار
الحلقات حول أورانوس، والتي ربما تكون مصنوعة من الجليد القذر، أرق وأكثر قتامة من تلك الموجودة حول زحل. سيبحث المسبار المداري لأورانوس عن “تموجات” فيها، تشبه الأمواج الموجودة في البحيرة. إن العثور عليها سيسمح للعلماء باستخدام الحلقات كمقياس زلازل عملاق لمساعدتنا في التعرف على الجزء الداخلي من أورانوس، وهو أحد أسراره العظيمة.
وتتكون الأقمار، التي تحمل أسماء شخصيات أدبية من كتابات شكسبير وبوب، في المقام الأول من مزيج متجمد من الجليد والصخور. خمسة من الأقمار مقنعة بشكل خاص. ميراندا وأرييل وأومبرييل وتيتانيا وأوبيرون كلها كبيرة بما يكفي لتكون كروية ويتم التعامل معها كعوالم مصغرة في حد ذاتها.
أثناء تحليقها، التقطت فوييجر 2 صورًا منخفضة الدقة لنصفي الكرة الجنوبي للقمر. (يظل نصف الكرة الشمالي، الذي لا يزال غير مرئي، أحد الحدود الرئيسية غير المستكشفة لنظامنا الشمسي). وتشمل هذه الصور صورًا لبراكين جليدية على أرييل – وهي إشارة محيرة للنشاط الجيولوجي والتكتوني الماضي، وربما المياه الجوفية.
إمكانية المحيطات والحياة
مما يؤدي إلى أحد الأجزاء الأكثر إثارة في المهمة: يرى العديد من علماء الكواكب أن آرييل، وربما معظم أو كل الأقمار الخمسة الأخرى، قد يكون عالمًا محيطيًا يضم أجسامًا كبيرة تحت الأرض من المياه السائلة على بعد أميال تحت الأرض الجليدية الصلبة. سطح. يعد معرفة ما إذا كان أي من الأقمار يحتوي على محيطات أحد الأهداف الرئيسية للمهمة.
وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل المركبة المدارية تحمل على الأرجح مقياسًا مغناطيسيًا – لاكتشاف التفاعلات الكهرومغناطيسية للمحيط تحت الأرض أثناء انتقال أحد أقماره عبر المجال المغناطيسي لأورانوس. من شأن أدوات قياس مجالات الجاذبية للأقمار والكاميرات لدراسة جيولوجيا سطحها أن تساعد أيضًا.
الماء السائل هو مطلب أساسي للحياة كما نعرفها. إذا تم اكتشاف المحيطات، فسوف يرغب العلماء بعد ذلك في البحث عن مكونات أخرى للحياة على الأقمار، مثل الطاقة والمواد المغذية والمواد العضوية.
ليست صفقة منتهية
لم يتم تحديد موعد إطلاق للمهمة، ولا يوجد حتى الآن ضوء أخضر رسمي من وكالة ناسا بشأن تمويلها. وربما تكون التكلفة أكثر من مليار دولار.
أحد العوامل الحاسمة التي يجب أخذها في الاعتبار هو أن الكون يعمل وفق جدول زمني خاص به، وستتغير مسارات المركبات الفضائية إلى أورانوس على مر السنين مع تحرك الكواكب على طول مداراتها. من الناحية المثالية، ستطلق ناسا مهمة في عام 2031 أو 2032 لتحقيق أقصى قدر من الراحة للمسار وتقليل وقت السفر. هذه الفترة الزمنية أقل مما قد تبدو؛ يستغرق الأمر سنوات من التخطيط – وسنوات أخرى من بناء المركبة الفضائية – لتكون جاهزة للإطلاق. ولهذا السبب، حان الوقت الآن لبدء العملية وتمويل مهمة إلى هذا العالم الرائع.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. هل أعجبك هذا المقال؟ إشترك في رسائلنا الإخبارية الأسبوعية.
كتب بواسطة: مايك سوري، جامعة بوردو.
اقرأ أكثر:
يتلقى مايك سوري تمويلًا من وكالة ناسا.