جستجوی اسرار یخی در تاریکی مطلق روی سطح ماه

 دهانه سایه‌دار دائمی شکلتون در روی سطح کره ماهیورونیوز: در روز ۹ اکتبر ۲۰۰۹ یک موشک به وزن ۲ تن با سرعت ۹ هزار کیلومتر در ساعت به ماه اصابت کرد. در اثر این ضربه، سطح ماه تا صدها درجه سانتی‌گراد داغ شد و حجم عظیمی از گرد و غبار به هوا برخاست. این برخورد و انفجار اما اتفاقی و تصادفی نبود.

سازمان فضایی آمریکا، ناسا، عمدا این کار را انجام داده بود تا ببیند درون خاک کره ماه چه خبر است. در همان زمان که گرد و غبار به هوا بلند شده بود یک فضاپیماهای دیگر این سازمان از میان ستون غبار عبور کرد تا از آن نمونه‌برداری کند، در حالی که مدارگرد شناسایی ماه ناسا از دور کل پروسه را رصد می‌کرد.

نتایج آزمایش‌ها شگفت‌انگیز بود؛ دانشمندان ۱۵۵ کیلوگرم بخار آب مخلوط در ستون غبار را شناسایی کردند. برای نخستین بار در ماه آب پیدا شده بود.

مارک رابینسون، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه ایالتی آریزونا، می‌گوید: «واقعاً عجیب است وقتی به آن فکر می‌کنید. نبود جو و دمای بالا باید باعث شود هر آبی در سطح ماه تقریباً فوراً تبخیر شود با این حال حدود ۲۵ سال پیش فضاپیمای ناسا نشانه‌های هیدروژن را در اطراف قطب‌های ماه پیدا کرد. این مسئله نشان می‌داد که ممکن است آب به صورت یخ در آنجا محبوس باشد. چیزی که آزمایش غبار آن را ثابت کرد.»

حالا دانشمندان تصور می‌کنند حدود ۶ تریلیون کیلوگرم یخ در ماه وجود دارد. تخمین زده می‌شود بخش اعظم این یخ در قطب‌های ماه قرار داشته باشند که به نام «مناطق سایه‌دار دائمی»(PSR) مشهور هستند. این دهانه‌ها طوری در سطح ماه قرار گرفته‌اند که نور خورشید نمی‌تواند به داخل آن‌ها برسد و در تاریکی مطلق به سر می‌برند؛ با دمایی برابر با منفی ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد. شماری از دانشمندان می‌گویند دمای مناطقی از این دهانه‌ها، به دلیل قرارگیری در سایه مضاعف، می‌تواند تا منفی ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد نیز برسد.
دمای مناطق سایه‌دار دائمی در ماه می‌تواند تا منفی ۲۵۰ درجه برسداین مناطق به همین دلیل مورد توجه دانشمندان هستند. پارواتی پرم، دانشمند سیاره‌شناسی در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز در مریلند، می‌گوید: «سرمای زیاد این قسمت‌ها باعث می‌شود که یخ‌های زیرین یا رویی سطح ماه ذوب نشوند و ممکن است میلیاردها سال در آنجا به همان حالت مانده باشند.»

این مسئله چشم‌اندازی وسوسه‌انگیز برای تحقیق به وجود آورده است و به همین خاطر ناسا قصد دارد تا اول یک وسیله نقلیه رباتیک برای ورود به اعماق یخی و سپس انسان‌ها را شخصا تا پایان همین دهه میلادی برای کاوش به آنجا بفرستد. اما چه چیز در این سایه‌های مرموز قرار دارند؟

دکتر رابینسون، دانشمند اصلی مأموریت رباتیک، می‌گوید: «من نمی‌دانم قرار است چه چیزی را ببینیم و این جالب‌ترین چیز است.»

در سال ۱۹۹۴، دانشمندان با استفاده از یک ابزار راداری در فضاپیمای کلمنتین ناسا، سیگنال تقویت شده‌ای را بر فراز قطب جنوبی ماه شناسایی کردند که با وجود یخ آب سازگار بود. در ابتدا دانشمندان در مرکز راداری صحرای موهاوی کالیفرنیا گمان می‌کردند ما با تعداد انگشت‌شماری از این مناطق در سطح ماه روبرو هستیم، اما مطالعات بعدی نشان داد هزاران عدد از این دهانه‌ها در ماه وجود دارد؛ از دهانه‌های چند سانتی‌متری تا دهانه‌هایی نظیر شکلتون که وسعت‌شان به ده‌ها کیلومتر می‌رسد. برخی از این دهانه‌ها با تغییرات دمایی انقباض و انبساط پیدا می‌کنند.

دانشمندان می گویند ترکیب شیمیایی یخ این مناطق می‌تواند چگونگی رسیدن آب به ماه و مهمتر از آن، به زمین و به طور کلی رسیدن آب به جهان‌های صخره‌ای سیاره‌ای را نشان دهد. مارگارت لندیس، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه کلرادو، می‌گوید: «آب برای وجود حیات ضروری است. حال سوال این است که شرایط مساعد برای حیات روی زمین چه زمانی و چگونه شکل گرفت؟»

ماه را «موزه تاریخ منظومه شمسی» می‌دانند. در حالی که تاریخچه کره زمین توسط فرآیندهای زمین شناسی درهم ریخته شده است، تصور می‌شود یخ از زمان ورودش به ماه تا کنون دست نخورده باقی مانده باشد.

فرضیه‌های مختلفی در مورد چگونگی رسیدن آب به ماه وجود دارد: اولین مورد این است که آب در قالب یخ منجمد از طریق برخورد سیارک یا دنباله‌دار وارد آن شده است. نظریه دوم این است که فوران‌های آتشفشانی در گذشته ماه، یک جو نازک و موقت در ماه تشکیل داده که همین باعث تشکیل یخ در سطح آن شده است. با این حال دانشمندان در دانشگاه جانز هاپکینز با تجزیه و تحلیل مقدار نیتروژن، گوگرد و کربن منجمد شده در یخ ماه دریافتند که «بهترین توضیح، اصابت دنباله‌دارها است چرا که نسبت نیتروژن به کربن بسیار فراتر از چیزی است که آتشفشان‌ها بتوانند ایجاد کنند.»
مناطق سایه‌دار دائمی بسیار زیادی بر روی سطح ماه قرار دارندتا کنون هیچ ماموریتی برای اعزام کاوشگر به سایه‌های دائمی ماه رخ نداده است. فرود آپولو در زمانی انجام شد که شناخت بشر از این نواحی در مراحل اولیه بود. در سال ۲۰۱۹، کاوشگر چین در قطب جنوبی ماه فرود آمد اما به این نواحی کاری نداشت. اما از سال ۲۰۱۷ که رئیس جمهور دونالد ترامپ دستورالعمل بازگرداندن انسان به ماه را به ناسا ابلاغ کرد، یا همان ماموریت «آرتمیس»، سازمان فضایی آمریکا قراردادهای متعددی را با شرکت‌های تجاری برای انجام اکتشافات رباتیک منعقد کرده است.

یک کاوشگر کوچک به اندازه یک چمدان به نام میکرو-نوا هوپر (Micro-Nova Hopper) قرار است تا پایان سال جاری با فضاپیمای اسپیس‌ایکس به نزدیکی دهانه شکلتون پرتاب شود و ناحیه را برای تنها ۴۵ دقیقه و به طور محدود مورد مطالعه قرار دهد. این فرودگر دوربین و چراغ دارد، اما معلوم نیست چه چیزی را خواهد دید؛ سطح یخی یا سطحی مخلوط از کریستال‌های یخی با خاک ماه؟ مشخص نیست، اما در هر صورت مشاهده منظره نخستین تاریخی خواهد بود.

ماموریت‌های اکتشافی کوچک دیگری نیز انجام خواهند پذیرفت، با این حال لحظه تعیین‌کننده در اکتشاف رباتیک سطوح تاریک ماه در نوامبر سال ۲۰۲۳ فرا می‌رسد؛ زمانی که کاوشگری به اندازه یک کالسکه گلف به نام وایپر (VIPER)، محصول ۲۰۰ میلیون دلاری تولید شرکت آستروبوتیک تکنولوژی در پیتسبورگ پنسیلوانیا، با موشک فالکون شرکت اسپیس‌ایکس به ماه می‌رود. وایپر پس از خروج از وسیله نقلیه فرود، به سمت منطقه سایه‌دار دائمی ماه حرکت می‌کند و در زمین آن‌جا با مته‌ای که دارد شروع به حفاری خواهد کرد.
کاوشگر وایپر قرار است در نوامبر سال ۲۰۲۳ به نواحی تاریک ماه برسداین کاوشگر که با باتری‌های شارژی خورشیدی خود هر بار تا ۱۰ ساعت می‌تواند کار کند، می‌تواند تا عمق یک متری را برای یخ زیرسطحی حفاری کند و با طیف‌سنج‌های مجهزی که درونش تعبیه شده بافت یخ احتمالی را تجزیه و تحلیل کند.

کریس زاکنی از شرکت هانیبی روباتیکس کلرادو که این مته را طراحی کرده می‌گوید:«اگر یک قطعه یخی وجود داشته باشد، فوراً می‌فهمیم چرا که گذر از آن سخت خواهد بود.»

این تیم انتظار دارد تا ۵۰ جلسه حفاری انجام بگیرد. در صورت پیدا شدن یخ قابل استحصال در ماه، ناسا امیدوار است بتواند آن را استخراج کرده و به عنوان آب آشامیدنی یا سوخت برای فضانوردان استفاده کند.

تأیید اینکه واقعاً یخ قابل دسترسی روی ماه وجود دارد یا نه می‌تواند تا آغاز سال آینده و با رسیدن اولین تصاویر از داخل یک دهانه واقع در منطقه سایه‌دار ماه معلوم شود. تا پایان سال ۲۰۲۳ نیز ممکن است با اطمینان بدانیم که چگونه این یخ به آنجا رسیده است.

با این حال دانشمندان تصریح کرده‌اند که هنوز بسیاری از چیزهای اساسی وجود دارد که ما هنوز نمی‌دانیم و بشر تازه در ابتدای این راه قرار دارد.