الكواكب واستكشافها

كانت الأقمار الصناعية والمجسات الفضائية هي المستكشفات الحقيقية للمجموعة الشمسية، وأتى هذا الاستكشاف بعد تقدم منهجي، وكان قد تم التحليق فوق الأرض بواسطة سبوتنيك 1 Spoutnik 1   في عام 1957، ثم أتى دور القمر في عام 1959 (لينا من 1 إلى 3 Luna  )، ثم ما يتعلق بالكواكب الأرضية ابتداء من عام 1962: الزهرة (مارينر 2 Mariner  ، 1962)، والمريخ (مارينر 4، 1965)، وعطارد (مارينر 10، 1974)، وتم استكشاف الكواكب الخارجية بدورها (باستثناء بلوتو) بواسطة المسبارين الأمريكيين بيونير 10 Pioneer   (1973) و11 (1973)، أول أدوات لاجتياز حزام الكويكبات، ثم فوياجير 1 و2 Voyager  .

وكان أول من تصدى لهذا الاستكشاف، وكانا الوحيدين لمدة طويلة، هما السوفييت والأمريكيون، ثم لحق بهما باطراد بضع فرق دولية، وبشكل خاص أوروبية، ولم يحدث سوى في عام 1985 أن شرع الأوربيون واليابانيون بدورهم في المغامرة الفضائية بالمسابر جيوتو Giotto (ESA)   وساكيجاك وسويسي (ISAS  ) Sakigake et Suisei   التي حلقت فوق المذنَّب هالي Halley  .

ولقد اتبع الاستكشاف الكوكبي مسيرة منهجية: التحليق عن بعد (مرحلة استطلاع)، والوضع في مدار (مرحلة الرصد)، والهبوط، ثم عودة العينات إلى الأرض والطيران المعتاد (مرحلة الاستكشاف في موضعه الأصلي)، هذه هي الاستراتيجية التي تم اتباعها للاستكشاف القمري والتي تجسمت مع الخطوات الأولى للإنسان على القمر في 21 يوليو عام 1969، ولا شك أنه سوف يتم اتباع هذه الاستراتيجية لاستكشاف كوكب المريخ.

بسبب قربه من الأرض (384400 كم) كان القمر من أول الأهداف بالنسبة للسوفييت والأمريكيين منذ بداية الاستكشاف الفضائي، ومن عام 1959 إلى عام 1976، أطلق السوفييت 29 بعثة نحو القمر، لتحقيق سلسلة من "الريادات"، خاصة اكتشاف الريح الشمسية (لينا 1 في عام 1959)، أول تحليق على الوجه المختفي (لينا 3 في عام 1959)، أول هبوط لين (لينا 9 في عام 1966)، إنزال مركبة يتم التحكم فيها عن بعد (ليناكود Lunakhod 1  ، 1970) التي كان عليها استكشاف نحو عشرة كيلومترات من السطح خلال أكثر من عشرة أشهر، وثلاث مرات عودة بالعينات إلى الأرض (لينا 16 في 1970، لينا 20 في 1972، ولينا 24 في 1976).

ولم يبق الأمريكيون بدورهم بدون نشاط؛ حيث أطلقوا 22 بعثة، منها 6 بعثات لأبولو Apollo   وأكثر حداثة البعثتين كليمنتين Clementine   (1993) ولينار بروسبكتور Lunar Prospector   (1998)، وبعد سلسلة من الإخفاقات، أنهوا بنجاح برنامج أبولو الذي أدى 6 رحلات طيران مأهولة من عام 1969 إلى عام 1972 والعودة إلى الأرض حاملاً نحو 380 جم من العينات.

وأوضح تحليل هذه العينات أن القمر معاصر للأرض (4.555 مليار سنة)، وكان له في الأصل مجال مغناطيسي لم يبق منه حاليًّا سوى آثار أحفورية، ولقد تعرض القمر بعد تكونه إلى قصف نيزكي كارثي، انخفضت كثافته بدرجة كبيرة منذ نحو 3.8 مليار سنة، العصر الذي يعتبر بداية انتشار السيول البركانية الضخمة (بزلت) على سطحه خلال نحو 600 مليون سنة، مما نتج عنه نشوء بحار سطح القمر،[2] وعلى وجه الإجمال فإن 40 في المائة من كتلته تتكون من الأكسجين، و20 في المائة من السيليسيوم، و8 في المائة من الكالسيوم، و7 في المائة من الألومنيوم، و5 في المائة من المغنسيوم، و4 في المائة تيتان، وتحتوي ترتبه أيضًا على كمية مهمة من الهليوم 3 (13 ملليجرام لكل طن) نتجت عن الانفجارات الشمسية.

وبالعكس، فإن أصل القمر مازال لغزًا حتى الآن، والفرضية الأكثر قبولاً عادة حاليًّا هي تلك الخاصة بتجمع الحطام الناتج عن اصطدام الأرض الأولية بجرم في حجم المريخ، وحل هذا للغز مهم بالأحرى؛ حيث ظهر أن القمر يلعب دورًا موازنًا على محور الدوران الأرضي، ولولا ذلك لتوجه بشكل مضطرب، ولن يحدث ذلك دون نتائج على المناخ، وبالتالي على الحياة فوق كوكبنا.

ويبرر العدد الكبير من الأسئلة التي لا إجابة لها متابعة استكشاف قمرنا، ويمكن تقسيمها إلى ثلاثة تصنيفات واسعة:

- علوم القمر: منذ ثلاثة مليارات سنة كان القمر مازال جرمًا بدون نشاط داخلي؛ لذلك فإنه يتيح دراسة المراحل الأساسية لتطور الكواكب الأرضية (المفاضلة، والتطور الكيميائي ونشوء حفر القذائف craterisation  ).

- علوم تنطلق من القمر: بسبب اتزان ترتبه، وغياب الغلاف الجوي، ومجال جاذبيته الضعيف، يمكن استخدام القمر للرصد الفلكي، وخاصة علم قياس التداخل interferometrie  ، رغم بعض العوائق (القصف المتوالي بالأحجار النيزكية بالغة الصغر، والتغيرات الحادة في درجات الحرارة).

- علوم على القمر: بسبب قربه من الأرض، يمكن للقمر أن يقوم بدور قاعدة تجارب للبعثات المستقبلية المأهولة المتجهة إلى المريخ.

وخلال العقد الجاري تواصل الكثير من البعثات الفضائية دراسة قمرنا الطبيعي: سمارت 1 Smart   (ESA, 2002  )، لونار أ Lunar – A   (ISAS, 2003  ) وسيلين Selene   (ISAS – NASDA, 2005  )، ولا تنوي هذه البعثات تحقيق الأهداف الطموحة للعلم، ابتداء من القمر وعليه، لكنها ستقدم مساهماتها في معرفة أفضل بتركيب القمر وبنيته الداخلية.

قد يكون مثيرًا للملل أن نستعرض هنا كل البعثات الفضائية التي كرست للكواكب الأرضية، فالسوفييت كرسوا 18 بعثة إلى كوكب الزهرة منذ عام 1961 إلى عام 1984؛ حيث نجحوا في 8 عمليات استئناف أداء الهبوط والتشغيل لمجسات آلية على سطح هذا الكوكب، رغم بيئته المعاكسة بشكل خاص، وأرسل الأمريكيون من جانبهم 5 مجسات لاستكشاف الزهرة بين عامي 1962 و1990، وكان آخرها (مجلان Magellan  ) الذي أنجز تغطية رادارية شبه كاملة للسطح، ومنذ عام 1962 حتى الوقت الراهن باشر 24 مجسًّا (11 مجسًّا سوفييتيًّا و13 مجسًّا أمريكيًّا) استكشاف المريخ بنجاح متفاوت، وبضعة نجاحات مثيرة، مثل عمليتي هبوط مجسي فايكنج لاندرس Viking Landers   (1976) وهبوط المجس مارس باثفيندر Mars pathfinder   (1997)، وكان على متنه الروبوت سوجورنور Sojournor  ، وبلا نزاع فإن أرصاد بعثة فايكنج، والتي استكملت في وقتنا الراهن بعثة مارس جلوبال سيرفيور Mars Global Surveyor  ، هي التي أتاحت الحصول على تصور عام لتاريخ هذا الكوكب، ويعتر عطارد هو المحتقر في مجال الاستكشاف الكوكبي، وقد تم تكريس بعثة أمريكية وحيدة (مارينر 10 Mariner  ) إليه في عام 1974، وفضلاً عن ذلك لم تكتمل، من هنا فإن هذا الكوكب هو المجهول أكثر من غيره من بين الكواكب الأربعة في المجموعة الشمسية الداخلية، ولتفادي هذه الثغرة قررت وكالة الفضاء الأمريكية NASA   ووكالة الفضاء الأوربية ESA   الشروع في بعثتي ميسينجر Messenger   في عام 2004 (الوكالة الأمريكية) وبيببي كولومبو Bepi – Colombo   (الوكالة الأوروبية) في عام 2009.

وللزهرة التي تعتبر عادة الكوكب "الأخ" للأرض بسبب حجمها - غلاف جوي بالغ الكثافة وغائم، يخفي سطحها كله دائمًا (الضغط على التربة = 90 مرة ضغط الغلاف الجوي للأرض، ودرجة الحرارة على التربة = نحو   450°   درجة مئوية، تركيب الغلاف الجوي المنخفض = 95 في المائة ثاني أكسيد الكربون CO₂  )، وكان علينا أن ننتظر صور رادار بعثتي الاتحاد السوفييتي فينيرا 15 و16 Venera   (1983) والبعثة الأمريكية ماجلان (1990) لاكتشاف أن أكثر من 75 في المائة من السطح مغطى بسهول بركانية جديدة نسبيًّا، تنتشر فيه حفر قليلة، ويتناثر عليه الكثير جدًّا من التكوينات البركانية، ومشقق بواسطة تصدعات ذات أحجام ضخمة، ويحتل بقية السطح هضبتان مرتفعتان، كل منهما ذو حجم يضارع أحجام القارات الأرضية؛ مثل إفريقيا وأستراليا، وتبدو هاتان الهضبتان كما لو أنهما نتجتا عن تحركات تكتونية[3] ذات شأن، وبعد تكوين هذا الكوكب منذ نحو 4.5 مليار سنة ربما يكون قد تعرض لقصف نيزكي شديد، لكن آثار هذا القصف لم تعد مرئية في وقتنا الراهن؛ لأن الظواهر الجيولوجية - مثل الظواهر البركانية - أدت إلى اختفائها، و"جددت" سطح الزهرة، وبعكس الأرض يبدو أن الأنشطة الجيولوجية على الزهرة (البركانية والتكتونية) قد توقفت منذ نحو 600 مليون سنة قبل عصرنا الحالي، ومنذ ذلك العصر لم يتعرض سطح الزهرة لتغييرات ضخمة، وقد تكون معرفة أسباب هذه الاختلافات التطورية (التركيب، والبنية الداخلية) مفيدة جدًّا، وبشكل خاص من أجل فهم نواحٍ محددة من تاريخ كوكبنا نفسه، ومن أجل ذلك يجب أن يكون في استطاعتنا إحضار عينات إلى الأرض من الصخور؛ من أجل تحليلها وتأريخها، وتحقيق مقاييس لعلم الطبيعيات الأرضية في موضعها الأصلي in situ  ، وقد تكون هذه العلميات قابلة للتفكير، لكن من الصعب تحقيقها بسبب بيئة كوكب الزهرة؛ لذلك لم يتم التفكير في أي بعثة فضائية جديدة موجهة إلى كوكب الزهرة في المستقبل القريب، وتكرس وكالات الفضاء الأمريكية NASA   والأوروبية (ESN, CNES   وخلافها) والوكالة اليابانية ISAS   جزءًا كبيرًا من جهودها وإمكانياتها إلى كوكب المريخ.

والمريخ أصغر مرتين من الأرض، وله غلاف جوي هزيل جدًّا من ثاني أكسيد الكربون CO₂   (الضغط = 6.1 مللي بار)، وعلى سطحه حفر ناتجة عن عدم تماثل تشكلي بين نصف الكرة الجنوبي، الذي كونته أراضٍ قديمة مغربلة بكثير من الحفر النيزكية، ونصف الكرة الشمالي، الذي تحتله سهول ملساء نسبيًّا أقل حفرًا ومن ثم أكثر شبابًا، وتقع هذه السهول إلى أسفل الأراضي الأقدم في نصف الكرة الجنوبي، ومن جانب آخر فإن السطح المريخي يظهر تشابهًا مع كوكبنا: البراكين، وقنوات، وشبكات نهرية، وحقول كثبانية، وانزلاقات أرضية... إلخ، لكن هذه التضاريس ذات أبعاد هائلة بوجه عام، كذلك فإن قمة بركان أوليمبس مونس Olympus Mors   ترتفع إلى 27 كم، وقطره 600 كم عند القاعدة، وبالمثل فإن القناة الاستوائية فاليس مارينيريس Valles Marineris   تمتد إلى مسافة 5000 كم، وتتألف من أودية يمكن أن يصل عمقها إلى 6 كم، وطولها 150 كم، ومنحدراتها مشجوجة بعمق بواسطة التآكل، كيف يحدث هذا التآكل؟ لا شك أن الجاذبية مسؤولة عن الانزلاقات الأرضية التي تلاحظ في انحدارات القنوات، لكن ربما أن الماء في حالته السائلة قد لعب دورًا رئيسيًّا في تآكل السطح المريخي، وفي الواقع يمكن أن نلاحظ هناك شبكات نهرية ذات شأن تمثل تشابهًا كبيرًا مع الأنهار الأرضية (شبكات تسلسلية مع كثير من الروافد وملتقيات الأنهار، وتعرجات نهرية وجزر بالغة الصغر... إلخ)، وتقع هذه الشبكات - وهي جافة حاليًّا - في نصف الكرة الجنوبي، وتجري نحو نصف الكرة الشمالي؛ حيث كانت تصب في "محيط" قليل العمق (نحو 600 متر)، لكن الماء اختفى تمامًا من فوق سطح المريخ، ربما يعود ذلك إلى تغيرات مناخية مهمة، وإلى انخفاض ضغط غلافه الجوي: قد لا يتيح الضغط الجوي الطفيف المعاصر (6.1 ميللي بار) للماء بالوجود في حالة سائلة، لكن قد لا يكون الماء قد اختفى تمامًا من كوكب المريخ، وتدعو بعض دلائل التشكل، التي تشبه تلك التي يتم ملاحظتها في مناطق التخوم الجليدية الأرضية - إلى تصور أنه من الممكن أيضًا أنه مازال موجودًا بشكل دائم تحت التربة المريخية على هيئة جليد، أو على هيئة تربة متجلدة "تربة متجمدة"[4] في "الجمد السرمدي"، وتمثل مسألة وجود الماء على المريخ أحد الألغاز الضخمة فيما يتعلق بهذا الكوكب، ليس فقط ما يخص فهم تطوره، ولكن أيضًا لأنه قد يسمح بوجود شكل من "الحياة"، ومن بين الأهداف الأخرى للاستكشاف المستقبلي لهذا الكوكب - تحديد ما إذا كان ومازال يوجد ماء تحت التربة، وأسباب اختفائه من السطح، وإلى متى يعود هذا الاختفاء، وتدعو كل الاكتشافات الأخيرة لمساح المريخ الشامل Mars Global Surveyor   إلى التفكير في أن هذا الاختفاء ربما وقع في وقت حديث نسبيًّا، مما يجعل التاريخ المناخي للكوكب وراء ما حدث.

وفي مجرى هذا العقد، يحاول الكثير من المجسات الفضائية الإجابة من الأسئلة العديدة التي يلقيها العلماء فيما يخص المريخ، وستطلق وكالة الفضاء الأمريكية في عام 2001 مجسًّا مداريًّا (أوديسة المريخ 2001 Mars Odyssey  ) لرسم خرائط تفصيلية للسطح، وفي عام 2003 جهازي روبوت متحرك موجهين لاستكشاف السطح وتحليل مكوناته، وستكون هاتان البعثتان تمهيدًا لمشاريع أكثر طموحًا، تهدف إلى إحضار عينات إلى الأرض من الكوكب الأحمر؛ لتحليل مكوناتها، وقياس أعمارها، والبحث عن آثار لنشاط عضوي محتمل، ومن جانبها ستطلق وكالة الفضاء الأوروبية في عام 2003 المجس المداري مارس إكسبريس Mars Express  ، والذي لن يكتفي بأن يكون هدفه رسم خرائط للسطح فقط، ولكن أيضًا رصد وجود "تربة متجمدة"، والذي سيكون مجهزًا بمركز قياسات خاصة بعلم الطبيعيات الأرضية على السطح (بيجل 2 Beagle  )، وسوف يوضع المجس الياباني نزومي Nozomi   على المدار المريخي في عام 2003 لدراسة الغلاف الجوي للكوكب، وكذلك ستبصر النور مشروعات أخرى، مثل تلك البعثة الفرنسية الأوروبية نيتلاندر Netlander   التي ستتكون من وضع شبكة مراكز طبيعيات أرضية على سطح المريخ؛ لكي تدرس بشكل خاص بنيته الداخلية.

يعتبر استكشاف كواكب المجموعة الشمسية الخارجية (المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون، وبلوتو) مشروعًا طويل الأمد؛ بسبب المسافات التي يجب أن تقطعها المجسات الفضائية، فبعثة كاسيني هوجينس Cassini Huygens   (للوكالتين الأمريكية والأوروبية) مثلاً التي أطلقت من كاب كانافيرال Cape Canaveral   في عام 1997 في اتجاه زحل، لن تصل إلى هذا الكوكب إلا في عام 2004 بعد أن تكون قد قطعت 3.5 مليار كيلومتر! وفي الواقع يجب على مسارات المجسات الفضائية التي تطلق في اتجاه الكواكب الخارجية - أن تضع في اعتبارها قوانين الميكانيكا السماوية، وبالتالي المواقع النسبية للأرض والكواكب التي تقصدها؛ حتى تقلل من مدة مرحلة التجوال، لكن ذلك لا يكفي، ويجب أن تتسارع المجسات بجعلها تمر مرة أو عدة مرات بالقرب من الكواكب طيران محاذاة،[5] مثل الأرض أو الزهرة؛ لكي تنتفع من مساعداتها الناتجة عن الجاذبية، وهذه المسارات تطيل كثيرًا المسافات المقطوعة، لكنها تختصر بشكل ملحوظ مدة الرحلة؛ فبعثة جاليليو (ناسا) مثلاً، التي انطلقت في أكتوبر عام 1989 لتصل إلى المشتري في ديسمبر عام 1995 - أجرت تحليقًا فوق الزهرة في فبراير 1990 (زيادة السرعة = 2 كم/ ثانية)، وحلقت مرتين حول الأرض في ديسمبر 1990 (زيادة السرعة = 5.2 كم/ ثانية)، وفي ديسمبر 1992 (زيادة السرعة = 3.7 كم/ ثانية).

وحتى إطلاق بعثة كاسيني هوجينس (الوكالتان الأمريكية و الأوروبية) في عام 1997، لم يكن استكشاف الكواكب الخارجية قد تحقق إلا عن طريق البعثات الأمريكية (بيونير 10 و11 Pioneer   – اللتين أطلقتا في 1973 – وفوياجير 1 و2 Voyager   – أطلقتا في عام 1977 – وجاليليو – أطلقت في عام 1989)، والتي شارك فيها باحثون أو تجهيزات علمية أوروبية، وكان ضمن وظائف المجسين بيونير 10 و11 دراسة وسط ما بين الكواكب وبيئة - خاصة الغلاف الأرضي المشحون -[6] الكوكبين المشتري وزحل، قبل التوجه نحو تخوم المجموعة الشمسية، وكان هذا البرنامج يمثل مرحلة التعرف التي تسبق الاستكشاف الأكثر انتظامًا لتلك الكواكب بواسطة المجسين فوياجير 1 و2، وفي وقت لاحق المجسين جاليليو (المشتري) وكاسيني هوجينس (زحل وقمره تيتان)، وكان من المتوقع لرحلة فوياجير في البداية دراسة الكوكبين المشتري وزحل وأقمارهما؛ لتحلق فوقهما على التتالي في عام 1979 وفي عامي 1980 – 1981، وتمت إطالتها 8 سنوات لكي تتيح للمجس فوياجير 2 أن ينطلق محلقًا فوق الكوكبين أورانوس (1986) ونبتون (1989)، وتصور هذه البعثة بشكل جديد استخدام الجاذبية المساعدة لتبديل مسار مجس فضائي والإسراع به، وبذلك تم الإقلال من طيران فوياجير 2 نحو نبتون من 30 إلى 12 سنة.

وبعكس بعثتي بيونير وفوياجير اللتين لم تفعلا سوى التحليق بسرعة فوق الكوكبين المشتري وزحل، كانت كل بعثة من البعثتين - جاليليو وكاسيني هوجينس - مكرسة لأحد هذين الكوكبين العملاقين، وتم وضع جاليليو على مدار حول المشتري في عام 1995 وأرسل مجسًّا صغيرًا في غلافه الجوي العلوي؛ لدراسة تركيبه وديناميكيته، واشتغل المجس الصغير خلال 59 دقيقة (أي ما يناظر الهبوط 200 كم) قبل أن يتحطم، وكانت بقية الرحلة، التي انتهت عمليًّا، مكرسة لدراسة الكوكب وأقماره الأربعة الجاليلية[7] الضخمة: يو Io  ، وأوروبا Europe   وكاليستو Callisto   وجانيميد Ganymede  ، ولن يتم وضع المجس الأمريكي على مدار حول زحل إلا في عام 2004، ويحمل على متنه المجس الأوروبي الصغير هوجينس Huygens  ، الذي سيهبط في الغلاف الجوي لتيتان، أكبر أقمار زحل وكل المجموعة الشمسية، وبفضل المقاييس التي تُجرى على كل امتداد هبوط هوجينس نحو سطح تيتان، يأمل العلماء في كشف أسرار غلافه الجوي، موطن العمليات الكيميائية الضوئية photochimiques   التي قد تشبه تلك التي سبقت ظهور الحياة على الأرض.

وأظهرت بعثات بيونير وفوياجير وجاليليو أو كشفت عن الخواص المدهشة للأغلفة الجوية والأغلفة المشحونة، والحلقات، والكثير من أقمار الكواكب العملاقة، ويعتبر المشتري وزحل وأورانوس ونبتون من الكواكب الغازية التي تتكون بشكل أساسي من الهيدروجين والهليوم، مع كميات طفيفة من الميثان والنشادر وبخار الماء، ونواة صخرية وجليد، وغلاف تلك الكواكب مضطرب جدًّا، محتد بدوران بالغ السرعة تنتج عنه أعاصير عملاقة؛ مثل البقعة الحمراء الضخمة للمشتري، المعروفة جيدًا لدى علماء الفلك، أو البقعة الزرقاء الضخمة لنبتون، التي اكتشفها فوياجير 2، واكتشفت بعثة جاليليو أن المشتري يشهد نشاطًا مؤثرًا كثير العواصف؛ بسبب الدوران الرأسي للبخار في الطبقات الغائمة فوق الغلاف الجوي.

ولهذه الكواكب العملاقة جميعًا حلقات، وتلك الخاصة بزحل كانت معروفة منذ وقت طويل، لكن المجسات الفضائية لم تسمح فقط بدراسة بنيتها "عن قرب"، لكنها اكتشفت أيضًا أو أكدت وجود حلقات للمشتري وأورانوس ونبتون؛ حيث بعضها غير مرئي، أو يصعب رصده من الأرض، كذلك فإن للمشتري حلقة بالغة الرقة تمتد حتى 129000 كم من مركز الكوكب، وقد تكون تلك الحلقة متكونة من حبيبات رقيقة جدًّا ناتجة عن سطح الأقمار الأكثر قربًا، منتزعة تحت تأثير تصادمات النيازك، ومن المحتمل أن لحلقات زحل - التي تمتد إلى نحو 300000 كم - الأصل نفسه، لكن العناصر التي تتكون منها أكثر غلظة، وتكونت الحلقات الأكثر بعدًا عن مركز الكوكب تحت تأثير الجاذبية المستحثة بأقمار صغيرة تقع على مقربة، وهذه الخاصية تم رصدها أيضًا على مستوى حلقات أورانوس.

ولكل من تلك الكواكب مجال مغناطيسي قوي جدًّا، فمجال المشتري مثلاً، قد يكون أشد ألفي مرة من مجال الأرض، وكثافة الرياح الشمسية أقل خمس وعشرين مرة بسبب المسافة التي تفصل الكوكب العملاق عن الشمس، والغلاف المشحون للمشتري يمتد أبعد مائة مرة من الغلاف المشحون للأرض، والاختلاف الآخر المهم بين هذين الغلافين المشحونين هو وجود مصدر "محلي" من الجسيمات المشحونة الآتية من القمر يو، وحلقته من البلازما، ويقذف النشاط البركاني لهذا القمر في غلافه الجوي كمية ضخمة من الغاز والغبار، التي تأينت نتيجة الأشعة فوق البنفسجية الآتية من الشمس، ثم انطلقت ثانية لتكوين حلقة هائلة من البلازما تحيط بكل المشتري على مستوى مدار يو، والمجال المغناطيسي لزحل من النوع ثنائي الاستقطاب، وعزمه أكبر 550 مرة من عزم ثنائية قطب الأرض، لكنه أصغر 10 مرات من نظيره لثنائية قطب المشتري، وكما هو الحال بالنسبة للمشتري، فإن المجال ثنائي الاستقطاب لزحل يتشوه تحت تأثير الرياح الشمسية، مضغوطًا في اتجاه الشمس، وممتدًّا على هيئة ذيل طويل في الاتجاه العكسي، ولأورانوس أيضًا، الذي تأرجح محور دورانه دون شك بسبب اصطدام بكوكب آخر - مجال مغناطيسي يضارع في شدته نظيره الأرضي، لكن المحور المغناطيسي يميل نحو 60° بالنسبة لمحور دوران الكوكب، وذيل الغلاف المشحون مشوه بشدة بواسطة دورانه، وعلى غرار محور أورانوس، فإن محور المجال المغناطيسي لنبتون مائل بشدة (47°)، ومزاح بالنسبة لمركز الكوكب.

ومنذ وقت بعيد أتاحت الأرصاد الأرضية اكتشاف أن الكواكب العملاقة لها أقمار، وحتى نقدم مجرد أمثلة قليلة، رصد جاليليو في عام 1610 الأقمار الأربعة الكبيرة للمشتري (يو، أوروبا، جانيميد، وكاليستو)، وفي عام 1655 اكتشف كريستيان هوجينس Christiaan Huygens   تيتان، أكبر أقمار زحل وأكبر أقمار المجموعة الشمسية، وفي عام 1787، رصد وليام هيرشيل William Herscel   أكبر قمرين لأورانوس (تيتانيا Titania   وأوبرون Oberon  )، وتبع ذلك في عام 1851 بواسطة وليام لاسيل William Lassel   (آرييل Ariel   وأمبرييل Umbriel  )، وبواسطة جيرارد كويبر Gerard Kuiper   في عام 1948 (ميراندا Miranda  )، واليوم بفضل الأرصاد الحديثة وخاصة اكتشافات بعثة فوياجير، فإن قائمة توابع الكواكب العملاقة طالت كثيرًا، وفي الوقت الراهن فإن للمشتري 28 تابعًا (منها 12 اكتشفها فوياجير 2)، ولزحل 18 (أكثر من 12 اكتشفها فوياجير 2، لكنها غير مؤكدة)، ولأورانوس 31 (منها 9 اكتشفها فوياجير 2)، ونبتون 8 (منها 6 اكتشفها فوياجير 2)، والتوابع التي تم اكتشافها ذات أحجام صغيرة (نصف القطر بين 13 و77 كم لتوابع أورانوس)، مما يوضح أنه لم يكن من الممكن رصدها من الأرض، وقد يكون لبعض منها - مثل أماليتيا Amalthee   (تابع المشتري) - تركيب يشبه نظيره في الكويكبات، ولكن بالنسبة لأغلبها تتكون توابع الكواكب العملاقة من جليد، وربما مع نواة صخرية، ومع ذلك هناك استثناء هو يو، ويبدو أن هذا التابع يتكون من صخور صوانية، وسطحه مغطى بمادة بركانية مصهورة غنية بالكبريت الناتج عن الانفجارات، وكان رصد الكثير من الانفجارات البركانية التي بلغ ارتفاعها من 250 إلى 300 كم - أحد الاكتشافات الأكثر إثارة لبعثة فوياجير، وأثبتت بعثة جاليليو أن يو كان دون شك أحد الأجرام الأكثر نشاطًا من الناحية الجيولوجية في المجموعة الشمسية، وقد يكون هذا النشاط أصل تشكُّل هذا التابع (تحت تأثير المد والجزر) الذي استحثته التفاعلات بين يو وأوروبا وجانيميد والمشتري، وتحتفظ الكواكب الجليدية أيضًا بالكثير من المفاجآت؛ فبعضها - مثل كاليستو - يمثل أسطحًا "قديمة" تفشت فيها الحفر من التصادمات بالنيازك، وأخرى بالعكس - مثل أوروبا أو جانيميد - يظهر عليها سطح "جديد" نسبيًّا، تشقه تصدعات معزولة عن رقعة "طاقية جليدية banquise  " كانت تتزحزح بالنسبة لبعضها البعض، ربما على سطح محيط من الماء المالح، ودفعت هذه الفرضية الأخيرة ناسا إلى دراسة احتمال إرسال بعثة مركسة بشكل خاص؛ لدراسة التابع أوروبا (بعثة استكشاف محيط أوروبا Eurooa Ocean Explorer  ) وبشكل أكثر خصوصية دراسة بنيته الداخلية، وربما تنطلق هذه البعثة في عام 2004 لتصل إلى مجموعة المشتري في عام 2007.

ما مصير المجسين بيونير وفوياجير؟ بعد أن يكونا قد حققا أهدافهما، يتوجهان إلى "الخروج" من المجموعة الشمسية؛ أي إلى حد توقف التأثير الشمسي heliopause   الذي بعده لا يصبح تأثير المجال المغناطيسي والرياح الشمسية ملموسًا، ولقد تجاوز المجس بيونير 10 هذا الحد في 31 أبريل 1997، وعاد إلى كوكبة برج الثور Taureau   مع مواصلة نقل معلومات، وبالعكس فإن المجس بايونير 11 توقف عن العمل في 30 سبتمبر 1995، لكنه واصل التوجه إلى كوكبة العقاب L'aigle  ، ولم يخرج المجسان فوياجير بعد ذلك من المجموعة الشمسية، وعلى ذلك لم يبتعدا عن الأرض إلا بمسافة 12 مليار كم (فوياجير 1) و9.3 مليار كم (فوياجير 2)؛ حيث يبتعدان بسرعة 43 كم/ ثانية، مع مواصلة بث الكثير من المعلومات عن بيئة ما بين الكواكب، ويرى مهندسو ناسا أن هذين المجسين يجب أن يواصلا عملهما على الأقل حتى عام 2020.

وبلوتو هو الكوكب الخارجي الوحيد الذي لم تتم زيارته بعد؛ بسبب ابتعاده وموقعه المداري عند بعثة فوياجير، ولهذا السبب تدرس ناسا مشروعًا (بلوتو كويبر إكسبريس Pluto – Kuiper Express  ) مخصصًا لسد هذه الفجوة، وقد يتم إطلاق هذه البعثة في عام 2004 لتصل إلى بلوتو في 2010 أو 2016، وفي الخطة المالية فإن هذا المشروع يعتبر منافسًا لمشروع استكشاف محيط أوروبا، وهو مشروع مجس شمسي، وعلى ناسا في هذه الحالة أن تختار ماذا سيكون اختيارها، يجب أن يكون عام 2004 عام سعد بالنسبة لاستكشاف المجموعة الشمسية، مع وصول البعثة كاسيني هوجينس (الوكالة الأمريكية والوكالة الأوروبية) حول زحل.

الخلاصة أنه خلال العقد القادم سيكون استكشاف الكواكب غنيًّا بالأحداث التي سيكون لأوروبا، وفرنسا بشكل خاص، دور نشط فيها:

- استكشاف قمري بواسطة المجس الأوروبي سمارت 1 SMART   (2002)، والمجسين اليابانيين لونار أ Lunar – A   (2003) وسيلين Selene   (2005).

 - استكشاف كوكب المريخ بواسطة المجسين الأمريكيين أوديسا المريخ (154) Mars Odyssey   (2001) وماسح المريخ Mars Surveyor   (2003)، والمجس الأوروبي إكسبريس المريخ Mars Express   (2003) والمجس الياباني نوزومي Nozomi   (2003).

- استكشاف عطارد بواسطة المجس الأمريكي ميسنجر Messenger   (2004) والمجس الأوروبي بيبي - كولومبو Bebi – Colombo   (2009).

- استكشاف زحل وتابعه تيتان بواسطة المجس الأمريكي الأوروبي كاسيني هوجينس Cassini – Huygens   (2004)، ولا شك أن كل هذه البعثات سيكون لها حصتها من الاكتشافات المدهشة التي ستتيح للمجتمع العلمي الدولي التقدم في مجال معرفة مجموعتنا الشمسية.

---

[1]   نص المحاضرة رقم 190 التي ألقيت في إطار مشروع جامعة كل المعارف بتاريخ 8 يوليو 2000.

[2]   بحار سطح القمر Mers  : من تضاريس سطح القمر. (المترجم)

[3]   تكتونية أو بنيوية tectonique  : خاصة ب أو مسبب ل أو ناتج عن التشويه البنائي للقشرة الأرضية (علم الأرض). (المترجم)

[4]   تربة متجمدة pergelisol   لا ينفذ فيها الماء، في الجمد السرمدي permafrost  : والجمد السرمدي طبقة متجلدة باستمرار على عمق متفاوت على سطح الأرض في المناطق القطبية المتجمدة. (المترجم)

[5]   طيران محاذاة flyby  : طيران منخفض فوق هدف معين سبقيًّا. (المترجم)

[6]   الغلاف المشحون المحيط بالأرض magnetosphere  : يمتد من مائة إلى عدة آلاف من الكيلومترات فوق السطح، حيث يتحكم المجال المغناطيسي الأرضي في الجسيمات المشحونة. (المترجم)

[7]   الجاليلية galileens  : نسبة إلى جاليليو، وقد تم اكتشاف 15 تابعًا تدور حول المشتري، وكان اكتشاف ألمع أربعة منها على يد جاليليو عام 1610. (المترجم)