الحياة على أقمار كوكب المشتري: هل هي ممكنة ومتى سيطير الناس إلى هناك؟

ما هي الإشارات التي نتحدث عنها؟

وقد عُرفت إشارات مماثلة منذ فترة طويلة: يطلق عليها اسم رشقات راديوية بالديكامتر

(الانبعاثات الراديوية العشرية). كلمة "ديكاميتر" تعني عشرات الأمتار، حيث أن الطول الموجي للدفقات الراديوية يبلغ عشرات الأمتار.

بعد الاكتشاف العرضي لرشقات الراديو منحاول علماء كوكب المشتري فهم سبب هذا الانبعاث الراديوي. لقد بدأوا بملاحظات دقيقة، وسجلوا الأوقات التي سمعوا فيها كوكب المشتري ومدى شدة الانفجارات الراديوية لكوكب المشتري. (كلمة ديكاميتر تعني عشرات الأمتار، حيث أن الطول الموجي للدفقات الراديوية يبلغ عشرات الأمتار). وبعد جمع هذه البيانات الراديوية، قاموا بمقارنتها بمعلومات أخرى حول كوكب المشتري. بدأوا في مطابقة رشقات راديو كوكب المشتري مع دوران الكوكب. الطريقة الوحيدة لمعرفة أي جزء من كوكب المشتري يواجههم في وقت معين هو — هو معرفة سرعة دورانه. في البداية، لم يعرف علماء الفلك معدل دوران المشتري إلا من خلال مراقبة كيفية تحرك السحب عبر الكوكب؛ لا توجد أشياء سطحية لتتبعها.

أدرك المراقبون أننا نسمع كوكب المشتري أم لا ،يعتمد إلى حد كبير على أي جزء من كوكب المشتري يواجهنا في الوقت الحالي. يعتمد البث الراديوي على خط طول كوكب المشتري. يبدو أن هناك خطوط طول خاصة يمكن من خلالها سماع كوكب المشتري أكثر من غيره. كانت خطوط الطول هذه بمثابة "معالم" على كوكب ليس له سطح مرئي. تعني هذه المعالم أيضًا أن كوكب المشتري لا يصدر موجات راديو في جميع الاتجاهات فحسب ، بل يشع موجات الراديو في الفضاء.

لماذا انفجارات الراديو الجديدة لافتة للنظر؟

في الآونة الأخيرة، سجلت المركبة الفضائية لأول مرةانفجارات راديوية تبلغ عشرات الأمتار في المنطقة المجاورة مباشرة لمصدرها. في الواقع، طار المسبار عبر مصدر الدفق الراديوي، وليس بعيدًا عن جانيميد، أكبر أقمار كوكب المشتري.

لاحظت أجهزة استشعار جونو هذه الظاهرة حوالي الساعة الخامسةثواني، ثم اندمجت إشارة الراديو مع إشعاع الخلفية. وبأخذ سرعة المسبار بعين الاعتبار، وهي حوالي 50 كيلومترًا في الثانية، يمكننا أن نستنتج أن المنطقة من الفضاء التي يتم فيها توليد الإشارة يبلغ عرضها 250 كيلومترًا.

فريق مراقبة دولي ملحوظذكر باحثون في دراسة جديدة. تم نشر المنشور الأصلي في مجلة Geophysical Research Letters التي خضعت لاستعراض النظراء. اكتسب اهتمام الجمهور بعد عرض على KTVX ، حيث تحدث ممثل ناسا في ولاية يوتا باتريك ويجينز.

الحديث عن إشارة الراديو الجديدة الواردةوباستخدام جهاز جينو، أكد ممثل ناسا أن أصل هذه الإشارة طبيعي. تنشأ مثل هذه الدفقات الراديوية نتيجة لعدم استقرار مازر السيكلوترون (CMI، عدم استقرار مازر السيكلوترون). جوهر هذا التأثير هو تضخيم موجات الراديو بواسطة الإلكترونات الحرة. يحدث هذا إذا كان تردد تذبذبات الإلكترون في البلازما أقل بكثير من تردد السيكلوترون. بعد ذلك، حتى الإشارة العشوائية التي تم توليدها بنجاح في سحابة من الجسيمات المشحونة يمكن أن تصبح ملحوظة، كما يشير موقع Naked Science، حيث تتشكل رشقات راديوية في تلك الأجزاء من الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري حيث تتفاعل بشكل وثيق مع المجال المغناطيسي لجانيميد. لا تستطيع الإلكترونات التي يتم التقاطها بواسطة الخطوط المغناطيسية توليد موجات الراديو فقط.

هل الحياة ممكنة على كوكب المشتري وأقماره؟

في عام 1610، أصبح جاليليو جاليلي الأولعالم فلك اكتشف أقمار كوكب المشتري الكبيرة باستخدام تلسكوب من تصميمه الخاص. وبمرور الوقت، أصبحت هذه الأقمار - آيو، وأوروبا، وجانيميد، وكاليستو - تُسمى مجتمعة بـ "أقمار غاليليو" تكريمًا لمكتشفها. ومنذ بداية استكشاف الفضاء، ما تعلمناه عن هذه الأقمار الصناعية أذهل العلماء وألهمهم.

تدور ثلاثة أقمار غاليلية داخلية بصدى 4: 2: 1

على سبيل المثال ، منذ الرواد ومرت Voyager عبر نظام القمر منذ عقود ، واشتبه العلماء في أن الأقمار الصناعية مثل Europa قد تكون الخيار الأفضل للعثور على الحياة خارج الأرض في النظام الشمسي الخارجي. الأمر كله يتعلق بوجود جليد الماء والمحيطات الداخلية والمعادن والجزيئات العضوية. مع الاكتشافات الأولى حول طبيعة أقمار المشتري ، اقترح أن البشرية قد تستعمرهم يومًا ما.

بالمناسبة، مفهوم النظام المستعمرظهر كوكب المشتري في العديد من منشورات الخيال العلمي. على سبيل المثال، رواية روبرت هاينلين "مزارع في السماء" (1953) تدور حول صبي مراهق وعائلته ينتقلون إلى جانيميد. في القصة، قمر المشتري هذا في طور الاستصلاح ويتم تعيين المزارعين للمساعدة في تحويله إلى مستعمرة زراعية.

كيف اقترح العلماء استعمار أقمار المشتري؟

منذ أن مرت مجسات فوييجرنظام كوكب المشتري ، قدم علماء الفلك العديد من المقترحات للمهمات المأهولة إلى أقمار المشتري وحتى لإنشاء مستوطنات هناك. على سبيل المثال ، في عام 1994 ، تم إنشاء مشروع فضاء خاص يُعرف باسم Project Artemis بهدف استعمار القمر في القرن الحادي والعشرين. الآن ، بعد سنوات عديدة ، عاد هذا المشروع إلى الحياة مرة أخرى وهو يتطور بنشاط.

"صورة عائلية" لأربعة من رفاق الجليل(Io Europa و Ganymede و Callisto) حول كوكب المشتري ، التقطتها مركبة الفضاء New Horizons ونشرت في عام 2007. الصورة: ناسا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز / معهد ساوث ويست للأبحاث

في وقت لاحق ، في عام 1997 ، وضع العلماء خططًا لـاستعمار أوروبا ، والتي تصور إنشاء كوخ الإسكيمو على سطحها. كان من المفترض أن تكون هذه المباني في وقت لاحق بمثابة قاعدة للعلماء. سيكونون قادرين على "الخوض" في القشرة الجليدية في أوروبا واستكشاف المحيط الجوفي. وفي هذا الصدد ، نوقشت أيضًا إمكانية استخدام "ثقوب هوائية" في الغطاء الجليدي لإقامة طويلة الأمد للأشخاص.

• مشروع HOPE

في عام 2003، أعدت وكالة ناسا دراسة تسمىHumanاالرحمصلانيتهxploration (الأمل)، والذي كانركز على استكشاف مستقبل النظام الشمسي. نظرًا لبعده عن المشتري وبالتالي انخفاض مستويات الإشعاع الشمسي، كان القمر كاليستو هو هدف هذه الدراسة.

دعت الخطة إلى بدء العمليات في عام 2045.أولاً ، من الضروري إنشاء قاعدة على Callisto ، حيث يمكن للفرق العلمية التحكم عن بعد في غواصة آلية. سيتم استخدامه بدوره لاستكشاف المحيط الداخلي لأوروبا. ستعمل فرق البحث هذه أيضًا على استخراج عينات من السطح بالقرب من موقع هبوط Callisto.

أخيرًا وليس آخرًا ، الرحلة الاستكشافية إلىسيخلق Callisto موطنًا سطحيًا يمكن إعادة استخدامه حيث يمكن جمع الجليد المائي وتحويله إلى وقود الصواريخ. وبالتالي ، يمكن أن تكون هذه القاعدة بمثابة قاعدة إمداد لجميع المهام التشغيلية المستقبلية في نظام المشتري.

أيضا في عام 2003 ، ذكرت وكالة ناسا أن مأهولةقد تكون مهمة كاليستو ممكنة في الأربعينيات. وفقًا لدراسة مشتركة نشرها مركز جلين للأبحاث ومعهد أوهايو للفضاء ، ستعتمد هذه المهمة على مركبة فضائية مجهزة بنظام الدفع الكهربائي النووي (NPP) والجاذبية الاصطناعية. ستقوم هذه السفينة بتسليم الطاقم في مهمة مدتها خمس سنوات لإنشاء قاعدة على كاليستو

في كتابه "السير في الفضاء: إنشاء حضارة فضائية "(1999) دعا روبرت زوبرين إلى استخراج الغلاف الجوي للكواكب الخارجية، بما في ذلك كوكب المشتري، لإنتاج وقود الهيليوم 3.

الهيليوم-3 هو نظير مستقر للهيليوم.تتكون نواة الهيليوم-3 من بروتونين ونيوترون واحد، على عكس النظائر الأثقل والمستقرة، الهيليوم-4، الذي يحتوي على بروتونين ونيوترونين. يعتبر الهليوم-3 أحيانًا وقودًا اندماجيًا افتراضيًا. يتمتع هذا الوقود بالعديد من المزايا - بما في ذلك انخفاض تدفق النيوترونات من منطقة التفاعل بعشرات المرات. وهذا يقلل بشكل حاد من النشاط الإشعاعي المستحث وتدهور المواد الهيكلية للمفاعل. بالإضافة إلى ذلك، يتم التقاط البروتونات، وهي أحد نواتج التفاعل، بسهولة، على عكس النيوترونات. ويمكن استخدامها لتوليد الكهرباء إضافية. وفي الوقت نفسه، يكون كل من الهيليوم 3 والديوتريوم غير نشطين في حد ذاتهما. وهذا يعني أن تخزينها لا يتطلب احتياطات خاصة، وفي حالة وقوع حادث مفاعل مع انخفاض الضغط الأساسي، يكون النشاط الإشعاعي الناتج قريبًا من الصفر. ومع ذلك، فإن تفاعل الهيليوم والديوتيريوم له عيب خطير - عتبة درجة حرارة أعلى بكثير (يلزم درجة حرارة تبلغ حوالي مليار درجة لبدء التفاعل).

للقيام بذلك، سوف تحتاج إلى قاعدة على واحد أوالعديد من الأقمار الصناعية الجليلية. فكرت ناسا أيضًا في هذا الاحتمال، نقلاً عن ذلك. أن هذا الاكتشاف سيوفر إمدادات غير محدودة من الوقود لمفاعلات الاندماج هنا على الأرض وفي أي مكان آخر في النظام الشمسي حيث توجد مستعمرات.

الآن من المخطط أن يتم استخراج هذا النظير على القمر لتلبية احتياجات الطاقة النووية الحرارية. ومع ذلك ، فهذه مسألة مستقبل بعيد. ومع ذلك ، هناك طلب كبير على الهيليوم 3 اليوم ، ولا سيما في الطب.

• مؤسسة قارب النجاة

وفي العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، تم تأسيس مشروع قارب النجاةمؤسسة. وهي منظمة غير ربحية تهدف أنشطتها إلى الحفاظ على الإنسانية. وفي عام 2012، أصدروا دراسة بعنوان "استعمار أقمار المشتري: تقييم خياراتنا وبدائلنا"، والتي تناولت استعمار أقمار غاليليو كبديل محتمل للمستعمرات على القمر أو المريخ.

لماذا استعمار أقمار كوكب المشتري؟

إن إنشاء مستعمرات على أقمار الجليل له فوائد عديدة محتملة للبشرية.

أولاً ، نظام المشتري غني بشكل لا يصدق.المواد المتطايرة ، بما في ذلك الماء وثاني أكسيد الكربون وجليد الأمونيا والجزيئات العضوية. بالإضافة إلى ذلك ، يُعتقد أيضًا أن أقمار المشتري تحتوي على كميات هائلة من الماء السائل.

على سبيل المثال ، تقديرات حجم المحيط الداخلي لأوروبايُعتقد أنه قد يحتوي على ما يصل إلى ثلاثة كوادريليون كيلومتر مكعب من المياه. هذا هو أكثر بقليل من ضعف الحجم المشترك لجميع محيطات الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمستعمرات الموجودة على أقمار المشتري أن تسمح بمهمات إلى المشتري نفسه ، حيث يمكن إنتاج الهيدروجين والهيليوم -3 كوقود نووي.

تُظهر الرسوم التوضيحية لأوروبا (في المقدمة) والمشتري (على اليمين) وآيو (في المنتصف) أعمدة المياه تصل إلى السطح. الائتمان: NASA / JPL - Caltech

ثانياً ، المستعمرات القائمة على أوروبا وسيسمح لـ Ganymede أيضًا بتنفيذ العديد من مهام الاستكشاف في المحيطات الداخلية التي يعتقد أن هذه الأقمار الصناعية لديها. بالنظر إلى أن هذه المحيطات تعتبر أيضًا من أكثر المواقع احتمالية للحياة خارج كوكب الأرض في نظامنا الشمسي ، فإن فرصة استكشافها عن قرب ستكون فرصة عظيمة.

ثالثًا ، المستعمرات على أقمار آيو ، أوروبا ،سيسهل جانيميد وكاليستو أيضًا المهمات في النظام الشمسي. يمكن أن تعمل هذه المستعمرات كنقاط توقف وقواعد لإعادة الإمداد للبعثات المتجهة من وإلى نظام كروا (نظام أقمار زحل) ، حيث يمكن جمع موارد إضافية.

بشكل عام، ستوفر المستعمرات في نظام المشتري للبشرية إمكانية الوصول إلى الموارد الغنية وفرص البحث الهائلة.

مشاكل الاستعمار

تحديات السيطرة على أقمار كوكب المشتري هائلة أيضًا.مثل عملاق الغاز نفسه. وتشمل هذه ، على سبيل المثال لا الحصر ، الإشعاع ، والآثار طويلة المدى للجاذبية المنخفضة ، ومشاكل النقل ، ونقص البنية التحتية ، وبالطبع التكاليف الباهظة. نظرًا لخطر الإشعاع على الاستكشاف ، فمن المستحسن النظر أولاً في هذا الجانب.

• الإشعاع

Io و Europa ، كونهما الأقرب إلى المشترييتلقى الجليلون معظم الإشعاع من كل هذه الأقمار. يضاف إلى ذلك حقيقة أنه ليس لديهم مجال مغناطيسي وقائي وجو رقيق للغاية. وبالتالي ، فإن سطح Io يستقبل في المتوسط ​​حوالي 3600 rem يوميًا ، بينما تتلقى أوروبا حوالي 540 rem يوميًا.

100 ريم – أدنى مستوى لتطور مرض الإشعاع الخفيف؛

450 ريم - مرض إشعاعي شديد (يموت 50 ٪ من المعرضين للموت) ؛

600 - 700 ريم أو أكثر - تعتبر الجرعة الواحدة المتلقاة قاتلة تمامًا.

يحفز المجال المغناطيسي للمشتري ودوران المفصل التيارات. الائتمان: ويكيبيديا كومنز.

بالمقارنة ، يتعرض الناس هنا على الأرض لالتعرض أقل من 1 ريم في اليوم (0.62 لسكان البلدان المتقدمة). قد يكون التعرض لـ 500 rem في اليوم قاتلاً ، والتعرض لما يقرب من 75 rem على مدار عدة أيام كافٍ للتسبب في مشاكل صحية خطيرة والتسمم الإشعاعي.

جانيميد هو القمر الجليلي الوحيد (و(الجسم العملاق الوحيد غير الغازي غير الأرض) الذي له غلاف مغناطيسي. في المتوسط، يتلقى القمر حوالي 8 راد من الإشعاع يوميًا. وهذا يعادل التأثير على سطح المريخ. المتوسط ​​في السنة.

فقط كاليستو بعيد بما فيه الكفاية عن كوكب المشتري. هنا ، تصل مستويات الإشعاع إلى 0.01 ريم فقط في اليوم. ومع ذلك ، فإن بعده عن المشتري يعني عدم وجود تسخين مدّي للقمر.

انطباع الفنان عن القاعدة بواسطة كاليستو. الائتمان: ناسا

مشكلة رئيسية أخرى طويلة الأجلتأثير الجاذبية المنخفضة على هذه الأقمار الصناعية على صحة الإنسان. على الأقمار الصناعية الجليل ، تتراوح جاذبية السطح من 0.126 جم (لكاليستو) إلى 0.183 جم (لـ Io). هذا مشابه للقمر (0.1654 جم) ، ولكنه أقل بكثير من المريخ (0.376 جم). على الرغم من أن تأثيرات هذه الظاهرة غير مفهومة تمامًا ، إلا أن الآثار طويلة المدى للجاذبية الصغرى تشمل فقدان كثافة العظام وتنكس العضلات.

• مسافة

مقارنة بالمواقع المحتملة الأخرى لـالاستعمار ، فإن نظام المشتري أيضًا بعيد جدًا عن الأرض. وبالتالي ، سيستغرق نقل أطقم النقل وجميع المعدات الثقيلة اللازمة لبناء مستعمرة وقتًا طويلاً جدًا ، وكذلك المهام التي يتم فيها تسليم الموارد من وإلى أقمار المشتري.

لإعطائك فكرة عن المدة التي سيستغرقها ذلك، فكر في بعض المهام الفعلية إلى كوكب المشتري. أول مركبة فضائية تسافر من الأرض إلى المشتري كانت مسبار ناسابايونير 10، التي تم إطلاقها في 3 مارس 1972 ووصلت إلى نظام كوكب المشتري في 3 ديسمبر 1973 - في 640 يومًا (1.75 عامًا) زمن الرحلة.

بايونير 11استغرقت الرحلة 606 يومًا، ولكن مثل سابقتها، مرت ببساطة عبر النظام في طريقها إلى الكواكب الخارجية. بالضبط نفس الشيءفوييجر 1و2، والتي مرت أيضًا بالنظام، استغرقت 546 و688 يومًا على التوالي.

مفهوم فني لصاروخ حراري نووي ثنائي النسق في مدار أرضي منخفض. الائتمان: ناسا

في حالة البعثة "جاليليو "غادر المسبار الأرض في 18 أكتوبر 1989 ووصل إلى كوكب المشتري في 7 ديسمبر 1995. بمعنى آخر، استغرق الوصول إلى المشتري من الأرض دون طيران 6 سنوات وشهرًا واحدًا و19 يومًا. «جونو» تم إطلاقه من الأرض في 5 أغسطس 2011 ودخل المدار حول كوكب المشتري في 5 يوليو 2016. استغرقت الرحلة 1796 يومًا ، أو أقل بقليل من 5 سنوات.

وتجدر الإشارة إلى أن هذه كانت بدون بعثاتأطقم ، والتي تضمنت مجسًا آليًا فقط وليس سفينة كبيرة بما يكفي لاستيعاب الأشخاص والإمدادات والمعدات الثقيلة. ونتيجة لذلك ، يجب أن تكون السفن الاستعمارية أكبر وأثقل بكثير ، إذ كانت تتطلب أنظمة دفع متقدمة مثل المحركات النووية الحرارية / الكهربائية. يجب عليهم التأكد من أن الرحلة تستغرق فترة زمنية معقولة.

للرحلات الجوية إلى أقمار كوكب المشتري والعودةستكون هناك حاجة إلى قواعد بين الأرض والمشتري للسماح بإعادة التزود بالوقود وإعادة الإمداد ، وخفض التكاليف في البعثات الفردية. وهذا يعني أن البؤر الاستيطانية الدائمة يجب أن يتم إنشاؤها على القمر والمريخ وعلى الأرجح في حزام الكويكبات قبل اعتبار أي بعثات إلى أقمار المشتري مجدية أو فعالة من حيث التكلفة.

• تكلفة

هاتان المشكلتان الأخيرتان تثيران مسألةيكلف. بين بناء السفن التي يمكنها القيام بالرحلة إلى كوكب المشتري في فترة زمنية لا بأس بها، وإنشاء القواعد اللازمة لدعمها،وتكاليف إنشاء المستعمرات نفسها، فإن استعمار أقمار المشتري سيكون مكلفًا بشكل لا يصدق، كما يشير موقع Universe Today.

ما هو الحد الأدنى؟

مع الأخذ في الاعتبار جميع المخاطر والوقت والعاليةينبغي طرح السؤال عن التكلفة، حيث يتساءل الكثير من الناس "هل يستحق الأمر ذلك؟" من ناحية أخرى، في سياق استكشاف واستعمار الفضاء، فإن فكرة إنشاء مواقع بشرية دائمة على أقمار المشتري تبدو منطقية. يمكن حل جميع المشاكل إذا تم اتخاذ الاحتياطات المناسبة وتخصيص الموارد اللازمة. وعلى الرغم من أنه سيتعين عليه الانتظار حتى يتم إنشاء مستعمرات/قواعد مماثلة على القمر والمريخ، إلا أن هذه ليست "الخطوة التالية" السيئة.

وجود مستعمرات على أي من أقمار الجليلسيكون للبشرية موطئ قدم في النظام الشمسي الخارجي ، ونقطة توقف للبعثات المستقبلية إلى زحل وما بعده ، والوصول إلى موارد جديدة. مرة أخرى ، يعود الأمر كله إلى المبلغ الذي ترغب البشرية في إنفاقه. يمكن لنوع جديد من الوقود أن يجعل الطيران أكثر تكلفة. ومع ذلك ، فهو غير موجود بعد.

قراءة المزيد

ستصل الأرض إلى درجة حرارة حرجة في غضون 20 عامًا

الإجهاض والعلم: ماذا سيحدث للأطفال الذين سينجبون

أطلق عليه اسم نبات لا يخاف من تغير المناخ. يغذي مليار شخص

الاستصلاح - تغير المناخظروف كوكب أو قمر صناعي أو أي جسم فضائي آخر لجعل الغلاف الجوي ودرجة الحرارة والظروف البيئية في حالة مناسبة لإسكان الحيوانات والنباتات الأرضية.

الإنجليزية - أمل

نظام الدفع الكهربائي النووي (NPP) -نظام الدفع لمركبة فضائية ، والذي يتضمن مجموعة أنظمة مركبة على متن مركبة فضائية (SC) ، مثل: محرك صاروخي كهربائي (EP) ، ونظام إمداد بالطاقة يوفره مفاعل نووي ، ونظام تخزين وإمداد لوسط عمل (SKHiP) ، ونظام تحكم آلي (ACS) ...

روبرت زوبرين - مهندس ودعاية أمريكي ،مؤسس جمعية المريخ. تخرج من جامعة روتشستر بدرجة البكالوريوس في الرياضيات ، ثم درس الطاقة النووية في جامعة واشنطن ، دافع عن أطروحته.

كرونوس، كرونوس في الأساطير اليونانية القديمة هو الإله الأعلى، وبحسب رأي آخر تيتان، الابن الأصغر للإله الأول أورانوس (السماء) والإلهة الديميورجية جايا (الأرض).

في البداية - إله الزراعة، في وقت لاحق، في الفترة الهلنستية، تم التعرف عليه مع إله الوقت، كرونوس.

يقابل الإله الروماني زحل (زحل).