«Μικρές διαστημικές πατάτες»: Γιατί είναι σημαντική η νέα αποστολή εξερεύνησης των δορυφόρων του Άρη

Ο Άρης κρύβει πολλά άλυτα μυστήρια, ωστόσο το ιαπωνικής πρωτοβουλίας πρόγραμμα Martian Moons eXploration (MMX) θα επικεντρωθεί αποκλειστικά σε δύο από τα μεγαλύτερα αινίγματα που βρίσκονται σε τροχιά γύρω του.

Ο Φόβος και ο Δείμος προβληματίζουν εδώ και χρόνια τους επιστήμονες, οι οποίοι μελετούν αυτούς τους μικρούς, ανώμαλου σχήματος δορυφόρους αναζητώντας στοιχεία για τις πρώτες ημέρες του Κόκκινου Πλανήτη.

«Πρόκειται για ένα από τα σημαντικότερα άλυτα μυστήρια σχετικά με τον σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος: την προέλευση του Φόβου και του Δείμου. Γι' αυτό χρειαζόμαστε πραγματικά μια αποστολή όπως η MMX, ώστε να βρούμε την απάντηση», δήλωσε στο CNN ο δρ Ντάνιελ Γκλάβιν, ανώτερος επιστήμονας στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Γκόνταρντ της NASA, στο Γκρίνμπελτ του Μέριλαντ, ο οποίος συμμετέχει επιστημονικά στην αποστολή MMX.

Προηγούμενες αποστολές στον Άρη έχουν παρατηρήσει αυτό το παράξενο δίδυμο όποτε τους δινόταν η ευκαιρία. Διαστημικά σκάφη σε τροχιά γύρω από τον Κόκκινο Πλανήτη έχουν φωτογραφίσει αυτά τα βραχώδη σώματα όλα αυτά τα χρόνια, ενώ ρόβερ, μεταξύ των οποίων τα Curiosity και Perseverance, έχουν καταγράψει εντυπωσιακές εκλείψεις που μοιάζουν με «μάτια που κινούνται», όταν ο Φόβος περνά ανάμεσα στον Άρη και τον Ήλιο.

Ωστόσο, ακόμη και έπειτα από δεκαετίες παρατηρήσεων, οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν πώς σχηματίστηκαν ο Φόβος και ο Δείμος. «Τι είναι αυτές οι μικρές διαστημικές πατάτες; Δεν μπορούμε να εξηγήσουμε προς το παρόν ούτε την ύπαρξη του Φόβου ούτε εκείνη του Δείμου. Δεν θα έπρεπε να υπάρχουν, αλλά υπάρχουν», δήλωσε η δρ Άμπιγκεϊλ Φρέμαν, ερευνήτρια στο Εργαστήριο Αεριώθησης της NASA (JPL) στην Πασαντίνα της Καλιφόρνιας. «Είναι εξαιρετικά παράξενοι, εξαιρετικά μικροί και προκαλούν τεράστια απορία».

Η MMX αναμένεται να εκτοξευθεί με πύραυλο H3 από το συγκρότημα εκτοξεύσεων Γιοσινόμπου, στο Διαστημικό Κέντρο Τανεγκασίμα της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης (JAXA), στην επαρχία Καγκοσίμα της νοτιοδυτικής Ιαπωνίας, στις 15:41 (22:41 ώρα Ελλάδας) τη Δευτέρα (19/10).

Η ριψοκίνδυνη ρομποτική αποστολή αποτελεί διεθνή συνεργασία, στην οποία συμμετέχουν, μεταξύ άλλων, με επιστημονικά όργανα η NASA, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA), το γαλλικό Εθνικό Κέντρο Διαστημικών Μελετών και το Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο. Στόχος της είναι να συλλέξει περισσότερα από 10 γραμμάρια υλικού από τον Φόβο και να το επιστρέψει στη Γη το 2031.

Οι λεπτομερείς παρατηρήσεις και τα δείγματα που θα συγκεντρώσει η MMX ενδέχεται να αποκαλύψουν τα κομμάτια που λείπουν από την ιστορία της προέλευσης του Φόβου και του Δείμου, ενώ θα μπορούσαν να φέρουν στο φως ακόμη και μυστικά του ίδιου του Κόκκινου Πλανήτη. Εάν τα δείγματα περιέχουν τμήματα του Άρη, η MMX ενδέχεται να γίνει η πρώτη αποστολή που θα καταφέρει να μεταφέρει αρειανό υλικό στους επιστήμονες στη Γη, στο πλαίσιο της κούρσας με την Κίνα.

Προσγείωση σε ένα αινιγματικό φεγγάρι

Ο Αμερικανός αστρονόμος Άσαφ Χολ ανακάλυψε τους ασυνήθιστους δορυφόρους του Άρη το 1877. Τους έδωσε τα ονόματα των δύο μυθολογικών γιων του θεού Άρη, Φόβος και Δείμος.

Ο Φόβος είναι ένας καταδικασμένος δορυφόρος, καθώς πλησιάζει τον Άρη κατά περίπου 1,8 μέτρα κάθε 100 χρόνια. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ο ανώμαλου σχήματος βραχώδης δορυφόρος θα συντριβεί στον πλανήτη σε περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια ή θα διαλυθεί, σχηματίζοντας έναν δακτύλιο από βραχώδη υλικά που θα παραμείνει σε τροχιά.

Το χαρακτηριστικότερο γνώρισμά του είναι ο κρατήρας Στίκνεϊ, μια τεράστια κοιλότητα διαμέτρου περίπου 9,7 χιλιομέτρων, η οποία καλύπτει περίπου τη μισή επιφάνεια του μικροσκοπικού δορυφόρου. Χιλιάδες προσκρούσεις μετεωριτών έχουν αφήσει επίσης τα σημάδια τους στον Φόβο με την πάροδο του χρόνου.

Αντίθετα, ο μικρότερος και πιο απόμακρος Δείμος απομακρύνεται σταδιακά από τον Άρη, διαγράφοντας μια αργή σπειροειδή τροχιά προς τα έξω. Η επιφάνειά του είναι πιο λεία σε σύγκριση με εκείνη του Φόβου, ωστόσο φέρει επίσης πολυάριθμους κρατήρες και καλύπτεται από μια ανεξήγητα μεγάλη ποσότητα σκόνης.

Οι επιστήμονες εξετάζουν δύο βασικές υποθέσεις για το πώς αυτοί οι παράξενοι δορυφόροι βρέθηκαν σε τροχιά γύρω από τον Άρη. Σύμφωνα με την πρώτη, ένα μεγάλο σώμα προσέκρουσε στον πλανήτη, εκτοξεύοντας βραχώδες υλικό το οποίο στη συνέχεια συσσωρεύτηκε και σχημάτισε τον Φόβο και τον Δείμο, εξήγησε ο Γκλάβιν. Η δεύτερη υπόθεση υποστηρίζει ότι οι δύο δορυφόροι είναι αστεροειδείς που πλησίασαν υπερβολικά τον Άρη και παγιδεύτηκαν από τη βαρυτική του έλξη.

«Κανένα από τα δεδομένα μας δεν ταιριάζει απόλυτα με κάποια από τις δύο υποθέσεις», δήλωσε η Φρέμαν, η οποία συμμετέχει επίσης επιστημονικά στην MMX. Η ιαπωνική αποστολή στους αινιγματικούς δορυφόρους θα μπορούσε να συγκεντρώσει νέα στοιχεία που θα ενισχύσουν μία από τις υπάρχουσες θεωρίες ή να φωτίσει μια εντελώς διαφορετική εκδοχή για τον σχηματισμό τους, πρόσθεσε.

Η αποστολή θα επικεντρωθεί κυρίως στην εξερεύνηση και την επίσκεψη του Φόβου, του μεγαλύτερου και πλησιέστερου στον Άρη από τους δύο δορυφόρους. Παράλληλα, θα φωτογραφίσει τον Δείμο, ώστε οι επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ των δύο ουράνιων σωμάτων.

Το διαστημικό σκάφος MMX, το οποίο θα μεταφέρει ένα μικρό ρόβερ με την ονομασία Idefix, αποτελείται από τρεις μονάδες: μία για την πρόωση, μία για την εξερεύνηση και μία για την επιστροφή στη Γη. Θα χρειαστεί περίπου έναν χρόνο για να φτάσει στον Άρη και στη συνέχεια θα παραμείνει σε τροχιά γύρω από τον Φόβο για περίπου τρία χρόνια.

Μια σειρά επιστημονικών εργαλείων στη μονάδα προσεδάφισης, η οποία ονομάζεται μονάδα εξερεύνησης, θα επιτρέψει στους επιστήμονες να συλλέξουν διάφορα δεδομένα, μεταξύ άλλων για το ανάγλυφο, τα ορυκτά, τα χημικά στοιχεία και την ακτινοβολία του διαστημικού περιβάλλοντος. Δύο κάμερες Super Hi-Vision θα καταγράψουν εικόνες του Άρη και των δορυφόρων του σε εξαιρετικά υψηλή ανάλυση, 4K και 8K.

Το διαστημικό σκάφος θα αναπτύξει αρχικά το ρόβερ Idefix στις αρχές του 2029. Το όχημα, το οποίο αναπτύχθηκε από το Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο και το γαλλικό Εθνικό Κέντρο Διαστημικών Μελετών, θα πραγματοποιήσει τις πρώτες παρατηρήσεις, βοηθώντας τους επιστήμονες και τους μηχανικούς της αποστολής να επιλέξουν τις κατάλληλες τοποθεσίες για τη συλλογή δειγμάτων από την τετρασκελή μονάδα προσεδάφισης της MMX.

Το ρόβερ θα πέσει στην επιφάνεια του Φόβου από ύψος περίπου 40 έως 100 μέτρων. Η ασθενής βαρύτητα του μικροσκοπικού δορυφόρου αναμένεται να μετριάσει την πτώση του και να του επιτρέψει να αναπηδήσει προτού ακινητοποιηθεί στην επιφάνεια. Αφού απελευθερώσει αυτόνομα τους τροχούς και τα ηλιακά του πάνελ και καταφέρει να τοποθετηθεί σε όρθια θέση, το Idefix θα ξεκινήσει μια αποστολή διάρκειας 100 ημερών. Η βαρύτητα στον Φόβο είναι τόσο ασθενής, ώστε το Idefix, το οποίο ζυγίζει περίπου 25 κιλά, θα έχει στην επιφάνειά του βάρος μόλις 15 γραμμαρίων.

Το ρόβερ, το οποίο έχει περίπου το μέγεθος ενός κιβωτίου αναψυκτικών, θα εξερευνήσει περιοχές επιστημονικού ενδιαφέροντος και θα εντοπίσει πιθανά ασφαλή σημεία προσεδάφισης. Στη συνέχεια, η ομάδα της αποστολής θα επιλέξει δύο διαφορετικές τοποθεσίες στις οποίες θα προσεδαφιστεί η μονάδα συλλογής δειγμάτων της MMX.

Οι εικόνες που έχουν τραβήξει μέχρι σήμερα διαστημικά σκάφη σε τροχιά δείχνουν ότι ο Φόβος φαίνεται να έχει μία πιο φωτεινή και μία πιο σκοτεινή πλευρά, σχεδόν σαν να αποτελείται από δύο διαφορετικούς τύπους επιφάνειας, ανέφερε ο Γκλάβιν. Γι' αυτό, το σχέδιο προβλέπει τη συλλογή δείγματος από καθεμία από αυτές τις δύο περιοχές: από την πλευρά του Φόβου που είναι στραμμένη προς τον Άρη και από την αντίθετη πλευρά, η οποία κοιτάζει μακριά από τον πλανήτη, δήλωσε ο δρ Τομοχίρο Ουσούι, επιστήμονας της JAXA, ο οποίος εργάζεται στην αποστολή εδώ και δέκα χρόνια.

«Θα επιλέξουμε αρχικά μια τοποθεσία προσεδάφισης και θα πραγματοποιήσουμε τις σχετικές επιχειρήσεις. Στη συνέχεια, θα απογειωθούμε και θα επιστρέψουμε σε τροχιά», δήλωσε ο Ουσούι, καθηγητής στο Τμήμα Επιστημών του Ηλιακού Συστήματος του Ινστιτούτου Διαστημικής και Αστροναυτικής Επιστήμης της Ιαπωνίας. «Θα χρειαστούν ακόμη αρκετοί μήνες για να αναζητήσουμε την επόμενη τοποθεσία προσεδάφισης. Οι επιχειρήσεις προσεδάφισης είναι εξαιρετικά επικίνδυνες».

Η μονάδα προσεδάφισης της MMX διαθέτει δύο διαφορετικούς τρόπους συλλογής πετρωμάτων και σκόνης από τον Φόβο. Ένα δειγματοληπτικό τρυπάνι θα διανοίξει οπή βάθους περίπου δύο εκατοστών και θα αποθηκεύσει το υλικό από το υπέδαφος σε έναν σωλήνα μέσα στην κάψουλα επιστροφής δειγμάτων του διαστημικού σκάφους. Ένας δεύτερος μηχανισμός δειγματοληψίας θα χρησιμοποιήσει πεπιεσμένο αέρα για να ανασηκώσει υλικό από την επιφάνεια και να το συλλέξει σε έναν σωλήνα.

Αφού αποθηκεύσει τα δείγματα, η μονάδα προσεδάφισης θα απογειωθεί, θα πραγματοποιήσει παρατηρήσεις του Δείμου και θα ξεκινήσει το ταξίδι της επιστροφής στη Γη το 2030. Τα συμπεράσματα από την εξερεύνηση των αρειανών δορυφόρων από την MMX θα μπορούσαν να συμβάλουν ακόμη και στον σχεδιασμό μελλοντικών επανδρωμένων αποστολών στον Άρη, σύμφωνα με τον Ουσούι.

Αποκαλύπτοντας τα μυστικά του Άρη

Η μονάδα προσεδάφισης της MMX μοιάζει με έναν ελβετικό σουγιά, καθώς διαθέτει πολλά διαφορετικά εξαρτήματα που προσφέρουν στους επιστήμονες ποικίλους τρόπους για να αποκωδικοποιήσουν τη μυστηριώδη προέλευση του Φόβου και του Δείμου. Προτού επιστρέψουν τα δείγματα στη Γη, οι ερευνητές θα έχουν τη δυνατότητα να πάρουν μια πρώτη εικόνα από τα αρχικά δεδομένα τηλεπισκόπησης που θα μεταδίδονται σε πραγματικό χρόνο από όργανα της MMX, όπως το φασματόμετρο MEGANE, το οποίο εξετάζει τους αρειανούς δορυφόρους με ακτίνες γάμμα και νετρόνια.

Τα δεδομένα του MEGANE θα μπορούσαν, για παράδειγμα, να αποκαλύψουν ενδείξεις για την παρουσία πτητικών στοιχείων στον Φόβο και τον Δείμο, δηλαδή χημικών στοιχείων με χαμηλά σημεία βρασμού και τήξης, όπως το υδρογόνο, το νάτριο και το χλώριο. Οι μετρήσεις της στοιχειακής σύστασης θα μπορούσαν να προσφέρουν κρίσιμα στοιχεία, ενισχύοντας τη μία ή την άλλη θεωρία για την προέλευση των δύο δορυφόρων, εξήγησε ο Ντέιβιντ Λόρενς, πλανητικός επιστήμονας στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς και επιστημονικός επικεφαλής του MEGANE.

«Εάν είχε σημειωθεί μια γιγαντιαία πρόσκρουση, τα υλικά θα θερμαίνονταν υπερβολικά και αυτά τα πτητικά στοιχεία θα εξατμίζονταν», δήλωσε ο Λόρενς. «Αντίθετα, πολλοί από τους αστεροειδείς που παρατηρούμε παρουσιάζουν υψηλότερες συγκεντρώσεις αυτών των πτητικών στοιχείων».

Η Φρέμαν, η οποία αφιέρωσε μέρος της διδακτορικής διατριβής της στη σύσταση του Φόβου, θα συνδυάσει την ανάλυση των δεδομένων του MEGANE με τις παρατηρήσεις του φασματόμετρου υπερύθρου της MMX, γνωστού ως MIRS. Το συγκεκριμένο όργανο θα χρησιμοποιήσει εγγύς υπέρυθρη ακτινοβολία για να μελετήσει τα ορυκτά, την οργανική ύλη και τις ουσίες που σχετίζονται με το νερό στην επιφάνεια του Φόβου.

Παρότι οι αρειανοί δορυφόροι αποτελούν τον βασικό στόχο της αποστολής, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι τα δεδομένα της MMX θα αποκαλύψουν και άγνωστες μέχρι σήμερα πτυχές του παρελθόντος του Άρη. «Εάν ο Φόβος αποτελείται από τμήματα του Άρη που εκτοξεύτηκαν στο διάστημα και στη συνέχεια επανασυσσωματώθηκαν, αυτό θα μπορούσε να μας δώσει σημαντικές νέες πληροφορίες για τη σύσταση του πλανήτη και για το πώς ήταν όταν βρισκόταν σε πολύ νεαρότερη ηλικία», δήλωσε η Φρέμαν.

Ακόμη κι αν ο βραχώδης δορυφόρος δεν περιέχει υπολείμματα του Άρη, θα εξακολουθούσε να παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον εάν αποδεικνυόταν ότι είναι ένας αστεροειδής ή κομήτης που παγιδεύτηκε από τη βαρύτητα του πλανήτη. Ένα τέτοιο σώμα θα μπορούσε να έχει μεταφέρει νερό και άλλα πτητικά στοιχεία από τις απομακρυσμένες περιοχές του Ηλιακού Συστήματος στην ευρύτερη περιοχή του Άρη, εξήγησε η Φρέμαν.

Εάν ο Φόβος και ο Δείμος περιέχουν μεγάλες ποσότητες νερού και οργανικών ενώσεων, «αυτό θα μπορούσε να αποτέλεσε έναν αρχικό σπόρο για την εμφάνιση ζωής στον Άρη», δήλωσε ο Γκλάβιν. «Αυτό είναι που με ενδιαφέρει ιδιαίτερα: η προέλευση της ζωής. Είμαστε μόνοι μας; Εμφανίστηκε ζωή στον Άρη;» πρόσθεσε. «Η μελέτη των δειγμάτων από τον Φόβο και η ανάλυση του Δείμου αποτελούν μέρος αυτής της ευρύτερης αναζήτησης».

Ο Γκλάβιν έχει εργαστεί και σε προηγούμενες αποστολές συλλογής δειγμάτων, όπως η OSIRIS-REx, η οποία επέστρεψε στη Γη απροσδόκητα πλούσιο υλικό οργανικών ενώσεων από τον αστεροειδή Μπενού, που βρίσκεται κοντά στη Γη. Στο πλαίσιο της MMX, η ομάδα του θα αναζητήσει στα δείγματα του Φόβου αμινοξέα, τα μόρια από τα οποία σχηματίζονται οι πρωτεΐνες, καθώς και άλλα χημικά δομικά στοιχεία της ζωής.

«Τα αμινοξέα φαίνεται να υπάρχουν κυριολεκτικά παντού όπου κοιτάζουμε στο Ηλιακό Σύστημα», δήλωσε ο Γκλάβιν. «Αυτό που θα εξετάσουμε είναι οι διαφορές στον αριθμό και την πολυπλοκότητα των αμινοξέων, αλλά και στις σχετικές αναλογίες τους, οι οποίες μπορούν να μας δώσουν πληροφορίες για την προέλευσή τους».

Ο Φόβος και ο Δείμος πιθανότατα υπάρχουν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, γεγονός που σημαίνει ότι ενδέχεται να έχουν γίνει μάρτυρες της εξέλιξης του Άρη. Λόγω της εγγύτητάς του με τον πλανήτη, ο Φόβος λειτουργεί σαν ένα μικρό φαράσι σκόνης, συγκεντρώνοντας υλικό που έχει απομακρυνθεί από τη λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη. «Θα μπορούσαν να υπάρχουν στην επιφάνεια του Φόβου κομμάτια του Άρη, όπως ακριβώς έχουν φτάσει στη Γη κομμάτια του Άρη», δήλωσε η Φρέμαν. «Όταν φέρουμε τα δείγματα από τον Φόβο πίσω στη Γη, μπορεί να περιέχουν αναμεμειγμένα μικρά τμήματα του Άρη».

Η MMX δεν είναι το μοναδικό διαστημικό σκάφος που κατευθύνεται προς τον Κόκκινο Πλανήτη. Η κινεζική αποστολή Tianwen-3, η οποία έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί το 2028 και να μεταφέρει απευθείας δείγματα από τον Άρη στη Γη, αναμένεται επίσης να ολοκληρώσει την αποστολή της το 2031. «Οι αρχές της δεκαετίας του 2030 θα μπορούσαν πραγματικά να αποτελέσουν μια περίοδο-ορόσημο για την αποκρυπτογράφηση των μυστηρίων του Άρη», δήλωσε ο Γκλάβιν.