يشهد استكشاف القمر نهضة. العشرات من المهمات، التي تنظمها وكالات فضاء متعددة – وبشكل متزايد من قبل الشركات التجارية – من المقرر أن تزور القمر بحلول نهاية هذا العقد. سيشمل معظم هذه المركبات الفضائية الروبوتية الصغيرة ، لكن وكالة ناسا طموحة برنامج أرتميس، يهدف إلى إعادة البشر إلى سطح القمر بحلول منتصف العقد.
هناك أسباب مختلفة لكل هذا النشاط ، بما في ذلك المواقف الجيوسياسية والبحث عن موارد القمر ، مثل الجليد المائي عند قطبي القمر، والتي يمكن استخلاصها وتحويلها إلى وقود هيدروجين وأكسجين للصواريخ. ومع ذلك ، من المؤكد أيضًا أن العلم سيكون المستفيد الرئيسي.
القمر لا يزال لديه الكثير ليقوله لنا حول أصل وتطور النظام الشمسي. كما أن لها قيمة علمية كمنصة لعلم الفلك الرصدي.
تمت مناقشة الدور المحتمل لعلم الفلك للساتل الطبيعي للأرض في أ اجتماع الجمعية الملكية في وقت سابق من هذا العام. وقد انطلق الاجتماع نفسه ، جزئيًا ، من خلال الوصول المعزز إلى سطح القمر الذي أصبح متوقعًا الآن.
الفوائد الجانبية البعيدة
سوف تستفيد عدة أنواع من علم الفلك. الأكثر وضوحًا هو علم الفلك الراديوي ، والذي يمكن إجراؤه من جانب القمر الذي يواجه دائمًا بعيدًا عن الأرض – الجانب البعيد.
يتم حماية الجانب البعيد من القمر بشكل دائم من الإشارات اللاسلكية التي يولدها البشر على الأرض. أثناء الليل القمري ، يكون أيضًا محميًا من الشمس. هذه الخصائص تجعلها على الأرجح الموقع الأكثر “هدوءًا لاسلكيًا” في النظام الشمسي بأكمله لأنه لا يوجد كوكب أو قمر آخر له جانب يواجه بشكل دائم بعيدًا عن الأرض. لذلك فهي مناسبة بشكل مثالي لعلم الفلك الراديوي.
الموجات الراديوية هي شكل من أشكال الطاقة الكهرومغناطيسية – مثلها مثل الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وموجات الضوء المرئي. يتم تعريفها من خلال وجود أطوال موجية مختلفة في الطيف الكهرومغناطيسي.
تحجب موجات الراديو ذات الأطوال الموجية الأطول من حوالي 15 مترًا موجات الأرض الأيونوشيري. لكن موجات الراديو على هذه الأطوال الموجية تصل إلى سطح القمر دون عوائق. بالنسبة لعلم الفلك ، هذه هي آخر منطقة غير مستكشفة من الطيف الكهرومغناطيسي ، وأفضل طريقة لدراستها من الجانب البعيد للقمر.
تقع أرصاد الكون عند هذه الأطوال الموجية تحت مظلة “علم الفلك الراديوي منخفض التردد”. هذه الأطوال الموجية قادرة بشكل فريد على استكشاف بنية الكون المبكر ، وخاصة الكون “العصور المظلمة، “حقبة ما قبل تشكل المجرات الأولى.
في ذلك الوقت كانت معظم المادة في الكون مستبعدة الغامض المادة المظلمة، كان على شكل ذرات هيدروجين محايدة. هذه تنبعث وتمتص إشعاعًا بطول موجة مميز يبلغ 21 سم. يستخدم علماء الفلك الراديوي هذه الخاصية لدراسة غيوم الهيدروجين في مجرتنا – درب التبانة – منذ الخمسينيات من القرن الماضي.
نظرًا لأن الكون يتوسع باستمرار ، فإن إشارة 21 سم الناتجة عن الهيدروجين في بدايات الكون قد تحولت إلى أطوال موجية أطول بكثير. نتيجة لذلك ، سيظهر لنا الهيدروجين من “العصور المظلمة” الكونية بأطوال موجية أكبر من 10 أمتار. قد يكون الجانب البعيد من القمر هو المكان الوحيد الذي يمكننا فيه دراسة ذلك.
قدم عالم الفلك جاك بيرنز ملخصًا جيدًا لما هو ذي صلة الخلفية العلمية في اجتماع الجمعية الملكية الأخير ، وصف الجانب البعيد من القمر بأنه “منصة نقية وهادئة لإجراء عمليات رصد بتردد لاسلكي منخفض للعصور المظلمة للكون المبكر ، بالإضافة إلى طقس الفضاء والأغلفة المغناطيسية المرتبطة بالكواكب الخارجية الصالحة للسكن”.
إشارات من نجوم أخرى
كما يقول بيرنز ، هناك تطبيق محتمل آخر لعلم الفلك الراديوي البعيد يحاول اكتشاف الموجات الراديوية من الجسيمات المشحونة المحتجزة بواسطة الحقول المغناطيسية.الأغلفة المغناطيسية—من الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى.
سيساعد هذا في تقييم مدى قدرة هذه الكواكب الخارجية على استضافة الحياة. من المحتمل أن يكون للموجات الراديوية الصادرة من الكواكب الخارجية المغنطيسية أطوال موجية أكبر من 100 متر ، لذا فإنها تتطلب بيئة هادئة من الراديو في الفضاء. مرة أخرى ، سيكون الجانب البعيد من القمر هو أفضل مكان.
يمكن تقديم حجة مماثلة ل يحاول الكشف عن الإشارات الواردة من الفضائيين الأذكياء. ومن خلال فتح جزء غير مستكشَف من الطيف الراديوي ، هناك أيضًا إمكانية القيام باكتشافات مصادفة لظواهر جديدة.
يجب أن نحصل على إشارة إلى إمكانات هذه الملاحظات عند ناسا مهمة LuSEE-Night يهبط على الجانب البعيد من القمر في عام 2025 أو 2026.
أعماق الحفرة
يوفر القمر أيضًا فرصًا لأنواع أخرى من علم الفلك أيضًا. يتمتع علماء الفلك بالكثير من الخبرة مع التلسكوبات البصرية والأشعة تحت الحمراء التي تعمل في الفضاء الحر ، مثل تلسكوب هابل و JWST. ومع ذلك ، فإن استقرار سطح القمر قد يمنح مزايا لهذه الأنواع من الأدوات.
علاوة على ذلك ، هناك الحفر في أقطاب القمر التي لا تتلقى ضوء الشمس. التلسكوبات التي تراقب الكون عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء حساسة جدًا للحرارة وبالتالي يجب أن تعمل في درجات حرارة منخفضة. JWST ، على سبيل المثال ، يحتاج إلى حاجب شمس ضخم لحمايته من أشعة الشمس. على سطح القمر ، يمكن أن توفر حافة الحفرة الطبيعية هذا الحماية مجانًا.
قد تؤدي الجاذبية المنخفضة للقمر أيضًا إلى تمكين بناء تلسكوبات أكبر بكثير مما هو ممكن بالنسبة للأقمار الصناعية التي تطير بحرية. قادت هذه الاعتبارات عالم الفلك جان بيير ميلارد إلى اقتراح أن القمر قد يكون مستقبل علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء.
قد يكون للبيئة الباردة والمستقرة للحفر المظللة بشكل دائم مزايا للجيل القادم من الأدوات للكشف عنها موجات الجاذبية– “تموجات” في الزمكان ناتجة عن عمليات مثل انفجار النجوم وتصادم الثقوب السوداء.
علاوة على ذلك ، تعرض القمر لمليارات السنين لقصف جسيمات مشحونة من الشمس والرياح الشمسية والأشعة الكونية المجرية. قد يحتوي سطح القمر على أ سجل ثري لهذه العمليات. يمكن لدراستها أن تسفر عن رؤى حول تطور كل من الشمس ودرب التبانة.
لكل هذه الأسباب ، سيستفيد علم الفلك من النهضة الحالية في استكشاف القمر. على وجه الخصوص ، من المرجح أن يستفيد علم الفلك من البنية التحتية المبنية على القمر مع استمرار استكشاف القمر. وسيشمل ذلك كلاً من البنية التحتية للنقل – الصواريخ ومركبات الإنزال والمركبات الأخرى – للوصول إلى السطح ، وكذلك البشر والروبوتات في الموقع لبناء وصيانة الأدوات الفلكية.
ولكن هناك أيضًا توتر هنا: قد تؤدي الأنشطة البشرية على الجانب البعيد من القمر إلى تداخل لاسلكي غير مرغوب فيه ، وقد تجعل خطط استخراج الجليد المائي من الحفر المظللة من الصعب استخدام هذه الحفر نفسها في علم الفلك. أنا وزملائي مؤخرًا جادل، سنحتاج إلى ضمان حماية المواقع القمرية ذات القيمة الفريدة لعلم الفلك في هذا العصر الجديد لاستكشاف القمر.
إيان كروفورد، أستاذ علوم الكواكب وعلم الأحياء الفلكية ، بيركبيك ، جامعة لندن ، أستاذ مشارك فخري ، UCL.
تم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقالة الأصلية.
اكتشاف المزيد من نص كم
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
