پرده‌برداری از شیمی پنهان ماه با یک تلسکوپ کوچک

پژوهشگران ژاپنی معتقدند یک تلسکوپ کوچک و جدید پرتو ایکس می‌تواند نقشه شیمیایی سطح ماه را نشان دهد و چگونگی تکامل نزدیکترین همسایه ما را آشکار سازد.

به گزارش ایسنا، پژوهشگران «دانشگاه متروپولیتن توکیو»(Tokyo Metropolitan University) با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان داده‌اند که یک تلسکوپ کوچک اشعه ایکس می‌تواند به ایجاد یک نقشه شیمیایی از کل سطح ماه کمک کند. چنین نقشه‌ای، یک گام بزرگ در جهت درک چگونگی شکل‌گیری، تغییر و تکامل ماه به مرور زمان خواهد بود.

به نقل از ساینس‌دیلی، مدل‌سازی دقیق این گروه پژوهشی که شامل آشکارساز تلسکوپ و یک ماموریت ماهواره‌ای واقع‌بینانه در مدار ماه بود، نشان می‌دهد که یک تلسکوپ می‌تواند از پنج عنصر مهم در حدود دو سال نقشه‌برداری کند. یک آرایه بزرگتر پنج در پنج از آشکارسازها می‌تواند نقشه‌های واضح‌تری را تولید کند و کار را سریع‌تر انجام دهد.

تاریخ زمین‌شناسی ماه هنوز به طور کامل شناخته نشده است. یکی از دلایل اصلی این است که دانشمندان هنوز نقشه ژئوشیمیایی کاملی از سطح ماه ندارند. از آنجا که دانشمندان نمی‌توانند به سادگی از هر قسمت ماه نمونه جمع‌آوری کنند، باید به روش‌های سنجش از دور تکیه داشته باشند.

یکی از این روش‌ها، تصویربرداری فلورسانس پرتو ایکس است. در این روش، آشکارسازها به سمت ماه نشانه گرفته می‌شوند تا پرتوهای ایکس ساطع‌شده توسط عناصر خاص را پس از برخورد با تابش خورشیدی ثبت کنند. این سیگنال‌ها می‌توانند به آشکار شدن عناصر موجود در مناطق گوناگون سطح کمک کنند.

مشاهدات اولیه ماموریت‌های «آپولو»(Apollo) و «چاندرایان»(Chandrayaan)، نقشه‌های جزئی سودمندی را ایجاد کردند، اما هنوز یک نقشه کامل جهانی وجود ندارد. ایجاد چنین نقشه‌ای از نظر فنی به دلایل گوناگون دشوار است. ماموریت‌ها زمان محدودی برای جمع‌آوری سیگنال‌های اشعه ایکس ناشی از نور خورشید دارند و آشکارسازها ممکن است طی دوره‌های طولانی در فضا تخریب شوند.

این مشکل به ویژه در نزدیکی قطب‌های ماه دشوار است. پرتوهای ایکس خورشیدی در این مناطق ضعیف‌تر هستند و همین امر، جمع‌آوری سیگنال‌های مورد نیاز برای شناسایی عناصر سطحی را دشوارتر می‌کند.

برای رفع این موانع، گروهی به سرپرستی «آیری توئیدا»(Airi Toida) و پروفسور «یوئیچیرو ازو»(Yuichiro Ezoe) از دانشگاه متروپولیتن توکیو، استفاده از یک تلسکوپ پرتو ایکس فشرده را روی ماهواره‌ای که به دور ماه می‌چرخد، پیشنهاد داده‌اند. این تلسکوپ امکان دیدن سطح ماه را در طول انتشار شراره‌های خورشیدی قوی فراهم می‌کند که تابش پرتو ایکس خورشید شدیدتر است.

تلسکوپ‌های اشعه ایکس سنتی اغلب برای این نوع ماموریت بسیار بزرگ و سنگین هستند. در مقابل، تلسکوپ جمع‌وجور این گروه پژوهشی که در ابتدا برای مطالعه مگنتوسفر زمین طراحی شده بود، وزنی کمتر از ۱۰ کیلوگرم دارد. اندازه کوچک این تلسکوپ می‌تواند آن را برای مشاهدات بلندمدت ماهواره‌های قمری کارآمد کند. آشکارساز نیز در شرایط تابشی بسیار سخت‌تر از آنچه در مدار ماه انتظار می‌رود، آزمایش شده است. این پایداری می‌تواند از تصویربرداری قوی، گسترده و با وضوح بالا در یک ماموریت طولانی پشتیبانی کند.

سپس پژوهشگران، مشخصات تلسکوپ را به یک شبیه‌سازی عددی اضافه کردند تا بررسی کنند که آیا یک مأموریت ماهواره‌ای می‌تواند با موفقیت از ماه نقشه‌برداری کند. شبیه‌سازی با فرض ۳۰۰ شراره خورشیدی در سال و تلسکوپ نصب‌شده روی یک ماهواره در حال چرخش به دور ماه نشان داد که می‌توان کل سطح ماه را برای پنج عنصر اکسیژن، آهن، منیزیم، آلومینیوم و سیلیکون در عرض دو سال با استفاده از یک شبکه به اندازه ۷۰ در ۷۰ کیلومتر نقشه‌برداری کرد.

از آنجا که این تلسکوپ بسیار جمع‌وجور است، گروه پژوهشی ماهواره‌ حامل یک آرایه‌ پنج در پنج از تلسکوپ‌ها را نیز بررسی کردند. براساس شبیه‌سازی‌ها، این سیستم ۲۵ تلسکوپی می‌تواند زمان ماموریت را به یک سال کاهش دهد و با دو سال فعالیت می‌تواند از سدیم نیز نقشه‌برداری کند و اندازه شبکه را به ۳۰ در ۳۰ کیلومتر بهبود ببخشد.

اگر هر کدام از مفاهیم ماموریت به واقعیت تبدیل شود، اولین نقشه کامل را از فراوانی عناصر در سراسر ماه تهیه خواهد کرد. این دستاورد، ابزار جدید و قدرتمندی را برای بررسی زمین‌شناسی ماه و بازسازی تاریخ طولانی و پیچیده آن در اختیار دانشمندان قرار خواهد داد.

این پژوهش در مجله «Earth, Planets and Space» به چاپ رسید.

*