اكتشاف غلاف مارس – فهم الأحداث الماضية هو المفتاح لتحقيق الاستعمار

استكشاف الفضاء هو فرصة تريليون دولار. وفقًا لتقديرات ماكنزي، سيصل الاقتصاد العالمي للفضاء إلى 1.8 تريليون دولار بحلول عام 2035 (مع احتساب التضخم)، ارتفاعًا من 630 مليار دولار في عام 2023. 

إحدى النقاط البارزة التي تدفع المستثمرين للانضمام إلى موجة استكشاف الفضاء هي استعمار المريخ. أدى الزيادة في المعرفة العلمية والبيانات حول المريخ وسلوكه إلى مزيد من الدراسات التي تركز على إمكانية البناء على المريخ. ولكن قبل الغوص أعمق في أحدث الأبحاث حول فهم المريخ، دعونا نحصل على نظرة عامة سريعة عن كيفية تطور مهمة المريخ عبر الزمن. 

نظرة تاريخية موجزة على المهمات الهامة إلى المريخ

منذ 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 هبوط مارس 3 التابع للاتحاد السوفيتي في هبوط ناعم على المريخ. في نفس العام، اكتشف مارينر 9 التابع لناسا البراكين ووادي فالس مارينيريس، وبينما كان يلتقط آلاف الصور، أرسلها في النهاية من مدار المريخ.

المصدر: NASA

في عام 1976، وصلت مركبتي فايكنغ 1 وفايكنغ 2 إلى المريخ وأرسلتا هبوطهما إلى السطح. بينما كان كل مركبة فضائية قادرة على إرجاع سنوات من البيانات بأمان، لم يتمكنا من إثبات وجود كائنات دقيقة على المريخ. 

بعد عام 1976، استغرق الأمر أكثر من عقدين لتحقيق اختراق كبير في مهمة المريخ. كان ذلك في عام 1997 عندما وصل هبوط باثفايندر التابع لناسا ومركبة سوغورنر الروبوتية إلى سطح المريخ. 

المصدر: Research Gate

في عام 2001، بدأت مهمة أوديسي المريخ التابعة لناسا. حتى الآن، كانت واحدة من أهم الجهود التي تركز على المريخ مع أكثر من عقدين من نقل البيانات من الكوكب الأحمر إلى الأرض. 

لم تقتصر رحلات المريخ على جهود الولايات المتحدة فقط. انضمت العديد من الدول الأخرى إلى المسار في السنوات اللاحقة. على سبيل المثال، في عام 2014، وصلت مهمة المداري الهندية إلى المريخ. في عام 2021، وصلت أول مهمة بين كوكبية للإمارات، مداري الأمل، إلى المريخ. في عام 2021، وصلت مهمة تيان وين-1 الصينية إلى المدار. بعد ثلاثة أشهر، نجحت الصين في نشر هبوطها ومركبتها الروبوتية. 

في الوقت الحالي، يشارك عدد كبير من الدول والشركات بجدية في مهماتهم الخاصة لمعرفة المريخ بشكل أفضل. كما تبذل المؤسسات البحثية المرموقة قصارى جهدها. إحدى هذه المهمات هي التي قامت بها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، حيث أظهرت دراستها الأخيرة أن الغلاف الجوي المفقود للمريخ قد لا يكون ‘مفقودًا’. قد يكون مخفيًا أمام الأنظار. 

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

لغز ‘الغلاف الجوي المفقود’ للمريخ

للتحدث بمصطلحات علمية بحتة، الدراسة التي نشرها جوشوا موراي وأوليفر جاجوتز، قامت بتحديد تأثيرات التحول الفائق المافيك على دورة الكربون في المريخ المبكر.

حسبوا قدرة الطين من العصر النواخي لتخزين الكربون العضوي. حساباتهم، الجزء الرقمي منها الذي سنراه لاحقًا، قد تساعد في حساب حجم الخزان الذي سيُستخدم كمصدر طاقة للبعثات طويلة الأمد. كما أوضحت نتائج الدراسة سيطرة تفاعلات الماء والصخور على تطور الغلاف الجوي للكواكب. 

بينما قد يبدو كل هذا علميًا جدًا بالنسبة للشخص العادي لفهمه واستيعابه، ما اقترحه العلماء من خلال دراستهم هو أن جزءًا كبيرًا من الغلاف الجوي المفقود للمريخ قد يكون محبوسًا في قشرة الكوكب المغطاة بالطين. وبالتوسع في أصل الظاهرة، أبرز العلماء إمكانية أن الماء، بينما كان لا يزال موجودًا على الكوكب، يتسرب عبر أنواع معينة من الصخور ويُطلق سلسلة بطيئة من التفاعلات التي تسحب ثاني أكسيد الكربون تدريجيًا من الغلاف الجوي وتحوّله إلى الميثان. 

كان الميثان هو الشكل الكربوني الذي يمكن أن يبقى مخزنًا لقرون على سطح طين الكوكب. أكثر نتيجة مفيدة لهذه الأبحاث للمجتمع العلمي المهتم بالمريخ كانت إمكانية استعادة هذا الكربون المريخي المخزن وتحويله إلى وقود لتغذية البعثات المستقبلية بين المريخ والأرض.

وفقًا لمؤلف الدراسة أوليفر جاجوتز، أستاذ الجيولوجيا في قسم علوم الأرض والجو والفضاء (EAPS) بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا:

“قد يكون هذا الميثان لا يزال موجودًا وربما يُستخدم كمصدر طاقة على المريخ في المستقبل.”

أهمية معرفة تاريخ الكوكب

بينما تحمل الأبحاث ونتائجها إمكانات كبيرة لمستقبلنا، لم يكن من الممكن تحقيق هذا الاختراق من قبل العلماء لو لم يدرسوا تاريخ الكوكب وتركيبه. 

قادت الجهود لاكتشاف هذا التاريخ إلى عدة رؤى حاسمة. على سبيل المثال، أشارت بعض القياسات عن بُعد لسطح المريخ إلى أن جزءًا على الأقل من قشرة الكوكب يحتوي على صخور نارية فائقة المافيك. كانت عملية تكوين هذه الصخور مشابهة لتلك التي أدت إلى إنتاج السميكتيت على الأرض. 

السميكتيت – نوع من معادن الطين السطحي – معروف بأنه فخ فعال جدًا للكربون. كل حبة من السميكتيت تحتوي على عدد هائل من الطيات تسمح للكربون بالبقاء دون اضطراب لمليارات السنين.

كانت تأثيرات التحول الفائق المافيك على المريخ مشابهة. يمكن للطينات من العصر النواخي التي تشكلت نتيجة لهذا التحول أن تخزن الكربون العضوي. من الممكن أن تمتص أسطح الطين ما يصل إلى 1.7 بار من ثاني أكسيد الكربون. أدى دمج التكوين الميثاني غير الحي مع أفضل تقديرات تاريخ δ13C للمريخ إلى توقع العلماء وجود خزان يتراوح بين 0.6 إلى 1.3 بار من ما يعادل ثاني أكسيد الكربون. 

غاص العلماء أعمق في ظاهرة الصخور الفائقة المافيك. استكشفوا إمكانية تفاعل الماء مع الصخور الفائقة المافيك العميقة للمريخ بطريقة تنتج طينات تغطي السطح اليوم. أدت أبحاثهم إلى اعتقادهم أن الصخر غني بمعادن الأوليفين. 

نظروا أيضًا في آفاق وإمكانات هذه الصخور الغنية بالأوليفين في تخزين الكربون، مما أدى إلى ادعائهم إمكانية تفاعل الأوليفين مع الماء المتسرب عبر القشرة. الأوليفين – كونه معدنًا غنيًا بصورة مخفضة من الحديد – قد ارتبط بالأكسجين الموجود في الماء، مطلقًا الهيدروجين نتيجةً لذلك ومشكلًا الحديد المؤكسد الأحمر، الذي يمنح الكوكب لونه. 

أخيرًا، كان من الممكن أن يتحد الهيدروجين الحر في الماء مع ثاني أكسيد الكربون في الماء لتكوين الميثان. 

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

“في هذا الوقت من تاريخ المريخ، نعتقد أن ثاني أكسيد الكربون موجود في كل مكان، في كل زاوية وركن، وأن الماء المتسرب عبر الصخور مليء أيضًا بثاني أكسيد الكربون.”

– جوشوا موراي

مُوضحًا أهمية البحث، بروس جاكوسكي، أستاذ جيولوجيا متقاعد في جامعة كولورادو والباحث الرئيسي في مهمة تطور غلاف المريخ والمواد المتطايرة (MAVEN) التي تدور وتدرس الغلاف الجوي العلوي للمريخ منذ عام 2014، قال ما يلي::

“يقوم موراي وجاجوتز بدراسة التفاعل الكيميائي بين الصخور والغلاف الجوي كوسيلة لإزالة ثاني أكسيد الكربون. في أعلى تقديراتنا لمقدار التجوية التي حدثت، قد تكون هذه عملية رئيسية في إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي المبكر للمريخ.”

لتلخيص ذلك، استخرج البحث تاريخ الكوكب الأحمر لفهم إلى أين ذهب ثاني أكسيد الكربون من غلاف جوي مبكر وأكثر كثافة. السؤال بلا شك أساسي لفهم غلاف المريخ الجوي، مناخه، وإمكانية عيش الكائنات الدقيقة. 

إلى جانب المؤسسات البحثية، هناك شركات مهتمة باستكشاف المريخ. إحدى هذه الشركات هي سبيس إكس. 

#1. SpaceX

مهمة المريخ من SpaceX (SPCX ) تعمل مع رؤية تمهيد الطريق لجعل البشرية متعددة الكواكب. إيلون ماسك، المؤسس المعروف لسبيس إكس، شخصية تُناقش عالميًا في مجال استكشاف الفضاء وما بعده، طموحه هائل فيما يتعلق بمهمة شركته إلى المريخ. 

“تريد أن تستيقظ في الصباح وتفكر أن المستقبل سيكون رائعًا – وهذا ما يعنيه أن تكون حضارة فضائية. إنه يتعلق بالإيمان بالمستقبل وتفكير أن المستقبل سيكون أفضل من الماضي. ولا يمكنني التفكير في شيء أكثر إثارة من الخروج إلى هناك والتواجد بين النجوم.”

– ماسك، أثناء توضيح رؤيته

حل SpaceX للمريخ: ستارشيب 

ستارشيب هو مركبة سبيس إكس الفضائية وصاروخ سوبر هيفي المدمجين. يمثل هذا المزيج نظام نقل قابل لإعادة الاستخدام بالكامل صُمم لنقل كل من الطاقم والحمولة إلى مدار الأرض، القمر، المريخ وما بعده. وقد اكتسب سمعة كأقوى صاروخ إطلاق في العالم تم تطويره على الإطلاق، قادر على حمل ما يصل إلى 150 طنًا متريًا قابلًا لإعادة الاستخدام بالكامل و250 طنًا متريًا للاستخدام مرة واحدة.

تدعي السبيس إكس رسميًا أن لديها ستة أشهر للوصول إلى المريخ وستدخل غلاف المريخ الجوي بسرعة 7.5 كيلومتر في الثانية. ستقلل السرعة ديناميكيًا. وهي قادرة على إعادة تعبئة الوقود في المدار، مما يتيح لها نقل ما يصل إلى 100 طن إلى المريخ.

مع قدرة عالية على إعادة الاستخدام مدمجة فيه، فإن سفينة النقل لديها القدرة على خفض تكلفة المهمة حيث ستكون التكلفة الأساسية مجرد تكلفة الأكسجين والميثان، وهو أمر منخفض التكلفة بشكل عام. 

السبب وراء اهتمام سبيس إكس بالمريخ متعدد الأبعاد. ترى الشركة المريخ كأحد أقرب الجيران القابلين للسكن إلى الأرض مع ضوء شمس جيد. بينما تعترف ببرودة الكوكب، فإنها واثقة من إمكانية تدفئته. 

ومع ذلك، وفقًا لإقرار ماسك، لا تزال مهمة المريخ أمرًا مكلفًا. وفقًا لمنشوره الخاص على X في النصف الأول من هذا الشهر:

“تكلف حاليًا حوالي مليار دولار لكل طن من الحمولة المفيدة إلى سطح المريخ. يجب تحسين ذلك إلى 100 ألف دولار للطن لبناء مدينة ذاتية الاستدامة هناك، لذا يجب أن تكون التقنية أفضل بـ 10,000 مرة. صعب للغاية، لكنه ليس مستحيلًا.”

تعمل سبيس إكس بالتعاون مع ناسا. في 26 سبتمبر 2024، دعى ناسا الجمهور للمشاركة كضيوف افتراضيين في إطلاق مهمة سبيس إكس كرو-9 للوكالة، حيث كان من المقرر أن يشارك رائد الفضاء نيك هاج، القائد، ورائد الفضاء الروسي ألكسندر غوربونوف، المتخصص في المهمة، في رحلة على متن مركبة سبيس إكس دراغون، التي ستُطلق في موعد لا يسبق الساعة 1:17 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة يوم السبت 28 سبتمبر، من مجمع الإطلاق الفضائي-40 في قاعدة كيب كانافيرال للقوة الفضائية بفلوريدا. 

تُعتبر سبيس إكس واحدة من أهم الشركات الخاصة وأكثرها سرية، التي نمت من إيرادات غير مربحة قدرها 2 مليار دولار إلى، وفقًا للتقارير، 9 مليارات دولار في 2023 مع توقع 15 مليار دولار في 2024 و3 مليارات دولار من الأرباح.

#2. Blue Origin

شركة أخرى تشتهر بالعمل في نفس المجال السوقي لسبيس إكس هي بلو أوريجين التي يملكها جيف بيزوس. تعمل بمهمة ‘بناء طريق إلى الفضاء حتى يتمكن أطفالنا من بناء المستقبل.’

تأسست برؤية تمكين ملايين الأشخاص من العيش والعمل في الفضاء لصالح الأرض، وتتصور بلو أوريجين مستقبلًا حيث يمكن للبشرية الاستفادة من الموارد اللامحدودة للفضاء ونقل الصناعات الضارة إلى ما وراء كوكبنا للحفاظ على الأرض—أصلنا الأزرق.

تقسّمت الشركة رؤيتها إلى مكونات مهمة قابلة للتحقيق تشمل زيادة الوصول إلى الفضاء عبر صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام. تريد تطوير مركبات فضائية مستقبلية ستكون مجرد صواريخ إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام وأنظمة فضائية داخلية تكون آمنة، منخفضة التكلفة، وتلبي احتياجات جميع العملاء المدنيين، التجاريين، والعسكريين.

تختبر الشركة صاروخ نيو شيبرد وأنظمة السلامة المتكررة منذ عام 2012. وقد نفذت حتى الآن 22 مهمة متتالية ناجحة، بما في ذلك ثلاث اختبارات هروب ناجحة. تعتقد الشركة أن القابلية لإعادة الاستخدام التشغيلية هي الطريقة الوحيدة لخفض تكلفة الوصول إلى الفضاء، وقد صُممت كل من حلولها – نيو شيبرد ونيو غلين – مع مراعاة القابلية لإعادة الاستخدام منذ البداية.

من المناسب الإشارة هنا إلى أن برنامج خدمات الإطلاق التابع لناسا (LSP) منح نيو غلين عقد مستكشفي الهروب وتسارع البلازما والديناميكيات (ESCAPADE)، وهو جزء من برنامج البعثات الصغيرة المبتكرة لاستكشاف الكواكب (SIMPLEx) التابع لناسا، وهو مهمة مزدوجة للمركبتين لدراسة مجال المريخ المغناطيسي.

وفقًا لأحدث التقارير المتاحة، جمعت بلو أوريجين 596.4 مليون دولار على مدار 8 جولات حتى الآن، وكانت أحدث جولة تمويل هي منحة – السابعة بقيمة 34.7 مليون دولار في 25 يوليو 2023.

أفكار ختامية

ليس هناك شك في أن أكثر القادة التجاريين رؤية في العالم يستكشفون المريخ. وفي الوقت نفسه، تشارك أيضًا أفضل المؤسسات البحثية والوكالات الفضائية من العديد من الدول. الهدف هو إنشاء مسار آمن وفعّال من حيث التكلفة إلى المريخ. 

ومع ذلك، يدرك كل من أصحاب المصلحة أن النجاح يعتمد على فهم فعال للأحداث الماضية التي حدثت للكوكب. وفقًا لإقرار رسمي من ناسا، فإن الوكالة، على مر السنين، ‘شاركت في جهد منهجي لتحديد التاريخ المبكر للمريخ وكيف يمكن أن يساعدنا في فهم تكوين وتطور العوالم القابلة للسكن، بما في ذلك الأرض.’

ومع ذلك، ستتطلب مثل هذه الجهود مزيدًا من الموارد، سواء المالية أو الفكرية. على سبيل المثال، برنامج إرجاع العينات الذي أطلقته ناسا، ساعيًا لتصاميم مبتكرة لإعادة عينات قيمة من المريخ إلى الأرض، سيكون أحد أكثر المهمات تعقيدًا التي نفذتها ناسا على الإطلاق. ميزانيته 11 مليار دولار أمريكي. 

وفقًا لمدير ناسا بيل نيلسون:

“إن الهبوط الآمن وجمع العينات، وإطلاق صاروخ يحمل عينات من كوكب آخر – وهو ما لم يحدث من قبل – ونقل العينات بأمان عبر أكثر من 33 مليون ميل إلى الأرض ليس مهمة بسيطة. نحتاج إلى التفكير خارج الصندوق لإيجاد طريقة مستقبلية تكون ميسورة التكلفة وتعيد العينات في إطار زمني معقول.”

مع كل هذه المهمات الضخمة الجارية، يجب أيضًا أن نتذكر أن تخصيص الأموال للبرامج الفضائية التجريبية قد يعني أيضًا نقصًا في 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 ستعيد علامات الحياة على المريخ والزهرة كتابة رؤيتنا للكون.