اكتشاف غلاف مارس الجوي – فهم الأحداث الماضية هو المفتاح لتحقيق الاستعمار

استكشاف الفضاء هو فرصة تريليون دولار. وفقًا لتقديرات ماكنزي، من المتوقع أن يصل حجم الاقتصاد الفضائي العالمي إلى 1.8 تريليون دولار بحلول عام 2035 (مع مراعاة التضخم)، مقارنةً بـ 630 مليار دولار في عام 2023. 

أحد أبرز العوامل التي تدفع المستثمرين للانضمام إلى موجة استكشاف الفضاء هو استعمار المريخ. أدت الزيادة في المعرفة العلمية والبيانات حول المريخ وسلوكه إلى مزيد من الدراسات التي تركز على إمكانات البناء على سطحه. ولكن قبل الغوص أعمق في أحدث الأبحاث حول فهم المريخ، دعونا نلقي نظرة سريعة على تطور مهمات المريخ عبر الزمن. 

A Brief History of Important Missions to Mars

قبل أكثر من خمسة عقود، في عام 1965، وصلت مركبة مارينر 4 التابعة لناسا إلى المريخ وأرسلت 21 صورة للكوكب إلى الأرض. بعد ست سنوات، في عام 1971، نجح المسبار مارس 3 السوفيتي في الهبوط الناعم على المريخ. في نفس العام، اكتشفت مارينر 9 التابعة لناسا البراكين ووادي فالس مارينيريس، وبينما التقطت آلاف الصور، أرسلتها في النهاية من مدار المريخ.

Source: NASA

في عام 1976 وصل كل من فايكنغ 1 وفايكنغ 2 إلى المريخ وأرسلا المسبارين إلى السطح. بينما كان كل مركبة قادرة على إرجاع سنوات من البيانات، لم يتمكنا من إثبات وجود كائنات دقيقة على المريخ. 

بعد عام 1976، استغرق الأمر أكثر من عقدين لتحقيق اختراق كبير في مهمات المريخ. كان ذلك في عام 1997 عندما وصلت مسبار بايثفايندر التابع لناسا ومركبة سوجورنر المستكشفة إلى سطح المريخ. 

Source: Research Gate

في عام 2001 بدأت مهمة أوديسي المريخية التابعة لناسا. حتى الآن، تُعد هذه واحدة من أهم المبادرات التي تركز على المريخ، حيث نقلت أكثر من عقدين من البيانات من الكوكب الأحمر إلى الأرض. 

لم تقتصر رحلات المريخ على جهود الولايات المتحدة فقط. انضم العديد من الدول الأخرى إلى السعي في السنوات اللاحقة. على سبيل المثال، وصلت مهمة المداري الهندية إلى المريخ في عام 2014. وفي عام 2021، وصلت مهمة الأمل المدارية الأولى للامارات إلى المريخ. وفي عام 2021، وصلت مهمة تيان وين-1 الصينية إلى مدار المريخ، وبعد ثلاثة أشهر نجحت الصين في إطلاق المسبار والمستكشف على السطح. 

في الوقت الحالي، تشارك مجموعة من الدول والشركات بفاعلية في مهماتها الخاصة لفهم المريخ بشكل أفضل. وتعمل مؤسسات بحثية مرموقة أيضًا بأقصى جهدها. إحدى هذه المبادرات هي المهمة التي قامت بها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، والتي أظهرت دراستها الأخيرة أن غلاف المريخ المفقود قد لا يكون “مفقودًا” فعليًا؛ قد يكون مخفيًا أمام الأنظار. 

انقر هنا لتعرف كيف سيمكن الطعام الفضائي من إطعام الجيل القادم من الرواد.

The Mystery Behind the ‘Missing Atmosphere’ of Mars

للحديث بمصطلحات علمية بحتة، الدراسة التي نشرها جوشوا موراي وأوليفر جاجوتز، قامت بقياس تأثير التحول الفائق القاعدي على دورة الكربون في المريخ المبكر. 

حسب حساباتهم، يمكن للطين من العصر النواخي أن يخزن الكربون العضوي. حساباتهم، التي سنستعرض جزئها الرقمي لاحقًا، قد تساعد في تقدير حجم الخزان الذي يمكن استخدامه كمصدر طاقة للبعثات طويلة الأمد. كما أوضحت النتائج دور تفاعلات الصخر والماء في تطور الغلاف الجوي للكواكب. 

بينما قد يبدو كل هذا علميًا معقدًا بالنسبة للشخص العادي، فإن ما اقترحه العلماء في دراستهم هو أن جزءًا كبيرًا من غلاف المريخ المفقود قد يكون محبوسًا في قشرة الكوكب المغطاة بالطين. وأوضح الباحثون أن الماء، أثناء وجوده على الكوكب، قد تسرب عبر صخور معينة مسببًا سلسلة بطيئة من التفاعلات التي سحبت ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وحولته إلى ميثان. 

الميثان هو الشكل الكربوني الذي يمكن أن يبقى مخزنًا لملايين السنين على سطح طين المريخ. وأكثر ما استفادت منه المجتمعات العلمية المهتمة بالمريخ هو إمكانية استخراج هذا الكربون المخزن وتحويله إلى وقود لتغذية البعثات المستقبلية بين المريخ والأرض.

وفقًا لكاتب الدراسة أوليفر جاجوتز، أستاذ الجيولوجيا في قسم علوم الأرض والجو والفضاء (EAPS) بجامعة MIT:

“قد يظل هذا الميثان موجودًا وربما يُستَخدم كمصدر طاقة على المريخ في المستقبل.”

The Importance of Knowing the Planet’s History

بينما يحمل البحث واكتشافاته إمكانات كبيرة لمستقبلنا، لم يكن من الممكن تحقيق هذا الاختراق لولا دراسة تاريخ وتركيب الكوكب. 

قادت الجهود لاكتشاف هذا التاريخ إلى عدة رؤى حاسمة. على سبيل المثال، أشارت بعض القياسات عن بُعد لسطح المريخ إلى أن جزءًا من قشرة الكوكب يحتوي على صخور نارية فائقة القاعدية. عملية تكوين هذه الصخور تشبه ما أدى إلى تكوين السميكتيت على الأرض. 

السميكتيت – وهو نوع من معادن الطين السطحية – يُعرف بكونه فخًا فعالًا للكربون. كل حبة سميكتيت تحتوي على عدد هائل من الطيات التي تسمح للكربون بالبقاء غير متأثر لمليارات السنين. 

كان تأثير التحول الفائق القاعدي على المريخ مشابهًا. الطين من العصر النواخي المتشكل نتيجة لهذا التحول يمكنه تخزين الكربون العضوي. يمكن أن يُمتص ما يصل إلى 1.7 بار من CO₂ على أسطح الطين. بدمج التكوين الميثاني غير الحيوي مع أفضل التقديرات لتاريخ δ13C للمريخ، توقع العلماء وجود خزان يتراوح بين 0.6 إلى 1.3 بار من ما يعادل CO₂. 

غاص العلماء أعمق في ظاهرة الصخور الفائقة القاعدية. استكشفوا إمكانية تفاعل الماء مع صخور المريخ العميقة لتكوين طينات تغطي السطح اليوم. وقد استنتجوا أن الصخر غني بالمعادن الأوليفين. 

ثم نظروا إلى إمكانات هذه الصخور الغنية بالأوليفين في تخزين الكربون، مدعين أن تفاعل الأوليفين مع الماء المتسرب عبر القشرة قد يربط الأكسجين الموجود في الماء، مطلقًا الهيدروجين ومُنتجًا الحديد المؤكسد الأحمر الذي يعطي الكوكب لونه المميز. 

أخيرًا، سيتحد الهيدروجين الحر من الماء مع ثاني أكسيد الكربون لتكوين الميثان. 

العمل المدعوم جزئيًا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم قد يكون نقطة تحول، حيث قدم العلماء عدة ادعاءات هامة. 

“في هذه الفترة من تاريخ المريخ، نعتقد أن CO₂ موجود في كل ركن وزاوية، وأن الماء المتسرب عبر الصخور مليء بـ CO₂ أيضًا.”

– جوشوا موراي

مُوضحًا أهمية البحث، قال برويس جاكوسكي، أستاذ الجيولوجيا الفخري في جامعة كولورادو والباحث الرئيسي في مهمة MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) التي تدور حول دراسة الغلاف الجوي العلوي للمريخ منذ 2014:

“يفحص موراي وجاجوتز التفاعل الكيميائي بين الصخور والغلاف الجوي كوسيلة لإزالة CO₂. في أعلى تقديراتنا لمقدار التجوية التي حدثت، قد يكون هذا عملية رئيسية لإزالة CO₂ من الغلاف الجوي للمريخ المبكر.”

خلاصة القول، بحثت الدراسة في تاريخ الكوكب الأحمر لفهم مصير ثاني أكسيد الكربون من غلاف جوي سميك في البداية. وهذا السؤال أساسي لفهم غلاف المريخ، مناخه، وإمكانية وجود ميكروبات. 

إلى جانب المؤسسات البحثية، هناك شركات مهتمة باستكشاف المريخ. إحدى هذه الشركات هي SpaceX (SPCX ). 

#1. SpaceX

مهمة المريخ لشركة SpaceX تعمل برؤية تمهيد الطريق لجعل البشرية متعددة الكواكب. إيلون ماسك، المؤسس المعروف لشركة SpaceX، وهو شخصية عالمية النقاش في مجال استكشاف الفضاء وما بعده، يملك طموحات هائلة بشأن مهمة المريخ لشركته. 

“تريد أن تستيقظ في الصباح وتعتقد أن المستقبل سيكون رائعًا – وهذا ما يعنيه أن تكون حضارة فضائية. الأمر يتعلق بالإيمان بالمستقبل وتوقع أن يكون المستقبل أفضل من الماضي. ولا أستطيع التفكير في شيء أكثر إثارة من الخروج إلى هناك والتواجد بين النجوم.”

– ماسك، أثناء توضيح رؤيته

SpaceX Mars Solution: Starship 

ستارشيب هو مركبة الفضاء الخاصة بـ SpaceX وصاروخ سوبر هيفي المدموجان. يشكل هذا المزيج نظام نقل قابل لإعادة الاستخدام بالكامل صُمم لنقل كل من الطاقم والبضائع إلى مدار الأرض، القمر، المريخ وما بعده. وقد اكتسب سمعة كأقوى صاروخ إطلاق تم تطويره على الإطلاق، قادر على حمل ما يصل إلى 150 طنًا متريًا قابلًا لإعادة الاستخدام بالكامل و250 طنًا متريًا غير قابل للاستخدام مرة واحدة.

تدعي SpaceX الرسمية أن الرحلة إلى المريخ تستغرق ستة أشهر وستدخل غلاف المريخ بسرعة 7.5 كيلومتر في الثانية. ستتقلص سرعتها ديناميكيًا في الجو. كما يمكنها إعادة تعبئة الوقود في المدار، ما يتيح لها نقل ما يصل إلى 100 طن إلى المريخ. 

مع قدرة عالية على إعادة الاستخدام مدمجة في التصميم، يمتلك سفينة الوقود القدرة على خفض تكلفة المهمة حيث سيكون العنصر الأساسي هو تكلفة الأكسجين والميثان فقط، وهو أمر منخفض التكلفة بشكل عام. 

السبب وراء اهتمام SpaceX بالمريخ متعدد الأبعاد. ترى الشركة أن المريخ أحد أقرب الجيران القابلين للسكن من الأرض ويستقبل ضوء شمس جيد. وعلى الرغم من إدراكها لبرودة الكوكب، فإنها واثقة من إمكانية تدفئته. 

مع ذلك، وفقًا لإقرار ماسك، لا تزال مهمة المريخ تكلفة باهظة. حسب منشوره على منصة X في النصف الأول من هذا الشهر:

“تكلفتها الحالية تبلغ حوالي مليار دولار لكل طن من الحمولة المفيدة إلى سطح المريخ. يجب تحسين ذلك إلى 100 ألف دولار للطن لبناء مدينة مكتفية ذاتيًا هناك، لذا يجب أن تكون التقنية أفضل بـ 10,000 مرة. الأمر صعب للغاية، لكنه ليس مستحيلًا.”

تعمل SpaceX بالتعاون مع ناسا. في 26 سبتمبر 2024، دعت ناسا الجمهور للمشاركة كضيوف افتراضيين في إطلاق مهمة SpaceX Crew-9، حيث كان من المقرر أن يشارك رائد الفضاء نيك هاغ، قائد المهمة، ورائد الفضاء الروسي ألكسندر غوربونوف، المتخصص في المهمة، في رحلة على متن مركبة دراجون التابعة لـ SpaceX، مع الإقلاع في موعد لا يتجاوز الساعة 1:17 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة يوم السبت 28 سبتمبر، من مجمع الإطلاق الفضائي-40 في قاعدة كيب كانافيرال للقوة الفضائية بفلوريدا.

تُنظر إلى SpaceX كواحدة من أكثر الشركات الخاصة حيوية وسريةً، حيث نمت من إيرادات تبلغ 2 مليار دولار إلى ما يُقال إنه 9 مليارات دولار في 2023، مع توقع 15 مليار دولار في 2024 وتحقيق أرباح قدرها 3 مليارات دولار. 

#2. Blue Origin

https://www.blueorigin.com/

شركة أخرى تعمل في نفس المجال الذي تعمل فيه SpaceX هي شركة جيف بيزوس Blue Origin. إنها تعمل على مهمة “بناء طريق إلى الفضاء حتى يتمكن أطفالنا من بناء المستقبل”.

تأسست برؤية تمكين ملايين الأشخاص من العيش والعمل في الفضاء لصالح الأرض، وتتصور Blue Origin مستقبلاً حيث يمكن للبشرية الاستفادة من الموارد اللامحدودة للفضاء ونقل الصناعات الضارة إلى ما وراء كوكبنا للحفاظ على كوكب الأرض—our blue origin.  

تقسّم الشركة رؤيتها إلى مكونات مهمة قابلة للتحقيق تشمل زيادة الوصول إلى الفضاء عبر صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام، وتسعى لتطوير مركبات فضائية مستقبلية لا تكون سوى صواريخ إطلاق وأنظمة فضائية داخلية آمنة، منخفضة التكلفة، وتلبي احتياجات جميع العملاء المدنيين، التجاريين والعسكريين.

تجري الشركة اختبارات طيران لصاروخ New Shepard وأنظمة السلامة المكررة منذ عام 2012. وقد نفذت 22 مهمة متتالية ناجحة حتى الآن، بما في ذلك ثلاث اختبارات هروب ناجحة. تؤمن الشركة أن القابلية لإعادة الاستخدام التشغيلية هي السبيل الوحيد لخفض تكلفة الوصول إلى الفضاء، وقد صُممت حلولها – New Shepard و New Glenn – مع مراعاة القابلية لإعادة الاستخدام منذ البداية. 

من الجدير بالذكر أن برنامج خدمات الإطلاق التابع لناسا (LSP) منح صاروخ New Glenn عقد ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) وهو جزء من برنامج المهام الصغيرة المبتكرة لاستكشاف الكواكب (SIMPLEx) التابع لناسا، وهو مهمة مزدوجة لاستكشاف مغناطيسية المريخ.

وفقًا لأحدث التقارير المتاحة، جمعت Blue Origin ما مجموعه 596.4 مليون دولار على مدار 8 جولات تمويل، وكانت أحدث جولة تمويل هي منحة — VII بقيمة 34.7 مليون دولار في 25 يوليو 2023. 

Concluding Thoughts

ليس هناك شك أن أكثر القادة التجاريين رؤيةً في العالم يستكشفون المريخ. وفي الوقت نفسه، تشارك أفضل المؤسسات البحثية والوكالات الفضائية من العديد من الدول في هذا المسعى. الهدف هو إرساء طريق آمن وفعّال من حيث التكلفة إلى المريخ. 

ومع ذلك، يدرك جميع أصحاب المصلحة أن النجاح يعتمد على فهم فعال للأحداث الماضية التي شهدها الكوكب. وفقًا لإقرار رسمي من ناسا، فقد شاركت الوكالة على مر السنين في “جهد منهجي لتحديد تاريخ المريخ المبكر وكيف يمكن أن يساعدنا في فهم تكوين وتطور العوالم الصالحة للسكن، بما في ذلك الأرض”.

ومع ذلك، سيتطلب مثل هذا الجهد موارد مالية وفكرية أكبر. على سبيل المثال، برنامج إرجاع العينات الذي أطلقته ناسا، والذي يسعى لتصميمات مبتكرة لإرجاع عينات قيمة من المريخ إلى الأرض، سيكون أحد أكثر المهمات تعقيدًا التي نفذتها ناسا على الإطلاق، بميزانية تبلغ 11 مليار دولار أمريكي. 

وفقًا لمدير وكالة الفضاء ناسا بيل نيلسون:

“إن الهبوط الآمن وجمع العينات، وإطلاق صاروخ يحمل عينات من كوكب آخر – وهو أمر لم يُنجز من قبل – ونقل العينات بأمان عبر أكثر من 33 مليون ميل إلى الأرض ليس مهمة سهلة. علينا أن نفكر خارج الصندوق لإيجاد طريقة تقدم تكون ميسورة التكلفة وتعيد العينات في إطار زمني معقول.”

مع كل هذه المهمات الضخمة الجارية، يجب أن نتذكر أن تخصيص الأموال للبرامج الفضائية التجريبية قد يعني أيضًا ضغوطًا على الموارد في الجهود الرامية إلى جعل كوكبنا الأرض مستدامًا. يجب تحقيق توازن حيث تعني المهمات الفضائية فوائد للأرض وسكانها، والحضارة البشرية، ومملكة الحيوان، والطبيعة الوفيرة التي نعيش بينها. 

انقر هنا لتعرف كيف يمكن لعلامات الحياة على المريخ والزهرة أن تعيد كتابة رؤيتنا للكون.