مریم نسیم و مارک نِویو، دو محقق از دانشگاه مریلند و مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا در گرینبلت، سال نو را در کشتیای در دورافتادهترین نقطه شبهجزیره جنوبگان آغاز کردند. هدفشان چه بود؟ جمعآوری نمونه آب دریایی که بیشترین شباهت به اقیانوسهای خارج از زمین، که با نام دنیاهای اقیانوسی شناخته میشوند، را دارد.
دنیاهای اقیانوسی
این باور وجود دارد که بسیاری از سرزمینهای یخی در سامانه خورشیدی -مثل قمر عطارد، اروپا یا سیاره کوتولۀ پلوتو– دارای اقیانوسهای وسیعی از آب زیر لایههای ضخیم یخ هستند. بعضی از این سرزمینهای اقیانوسی دارای مواد ضروری برای حیات، از جمله کاربن، نیتروژن و انرژی شیمیایی هستند که باعث شده دانشمندان این سوال بسیار مهم را بپرسند: آیا این اقیانوسهای پنهان توانایی حمایت از میکروارگانیسمها را دارند؟ در قمر زحل، انسلادوس، آبهای زیرسطحی میتوانند از طریق پروسهای به نام یخفشانی به فضا فوران کنند. یخفشانی فرصتهای منحصربهفردی برای فضاپیماهای رباتیک فراهم میکند تا بتوانند بدون نیاز به سوراخ کردن مایلها یخ، به مواد مورد نظر خود دسترسی پیدا کنند.
از طرف دیگر، سفر از اقیانوس به فضا میتواند تغییراتی در نشانههای حیات دهد. برای مثال، مولکولهای آلی مثل آمینو اسیدها میتوانند با انجماد و تبخیر آب مایع هنگام رویارویی با خلأ فضا، دستخوش تغییر شوند. برای بررسی این اثرات، نسیم و نِویو از مجموعۀ آزمایشگاهی مخصوصی به نام «شبیهساز یخفشانی جهان اقیانوسی» استفاده میکنند که آب مایع را به داخل محفظۀ خلأ تزریق میکند تا شرایط فضای کیهانی را بازسازی کند.
از سال 2022، نسیم، نویو و همکارانشان مشغول به بررسی چگونگی تغییرات محلولهای ترکیبات آلی و نمکها هنگام تزریق به خلأ بودهاند. بر اساس این دانش اولیه، این دو محقق تصمیم به درک رفتار نمونههای طبیعی گرفتند. در طبیعت، واکنش بین مولکولها، مواد معدنی و ذرهها از نمونههای اقیانوسی موجود در لوله آزمایش پیچیدهتر است. نمونههای طبیعی به نمونههای فورانیافته در دنیاهای اقیانوسی نزدیکتر هستند.
شروع سفر به جنوبگان
نور خورشید به داخل اقیانوسهای این دنیاهای یخی راه پیدا نمیکند و به همین دلیل رشد حیات در آنها محدود است. روی زمین، چنین آبهای تاریک و منزوی را میتوانیم در شبه جزیره جنوبگان پیدا کنیم. برای مثال میتوان به دریای وادل در شرق شبهجزیره جنوبگان که بهطور دائم از یخ پوشیده است و همچنین جریان عمیق چرخشی قطبیای که بهطور مداوم قارۀ سفید را احاطه کرده است اشاره کرد. اواسط سال 2024 فرصتی نادر برای دسترسی به این محیطهای دورافتاده فراهم شد. اکسپلورز کلاب، جامعه مستقلی متشکل از محققان، مجموعهای از پروژهها را برای اجرا روی کشتی یخشکن مجهز به تجهیزات و امکانات تحقیقاتی، که توسط شرکت پونان اداره میشود، سازماندهی کردند.
راه پیش رو، از گزینش به آمادهسازی و سپس نمونهبرداری، سخت و طاقتفرسا بود. حتی پیش از سوار شدن به کشتی در اواسط دسامبر، تیم دو نفره بر شانههای حدود 50 نفر با نقشهای کلیدی ایستاده بودند: نقشهایی مثل تضمین ایمنی، فراهم کردن امکان انتقال نمونههای منجمد به مریلند و آماده کردن ابزارهای لازم برای تحلیل آنها.
تیم در پنج زمان مختلف به روی دریای یخ قدم گذاشته، قسمتی از آن را هستهبرداری کرده و سپس آبی که یا داخل یخ بود و یا از روزنههایش بیرون میریخت (شبیه به فوران آب در جهانهای اقیانوسی) را جمعآوری کردند.
چگونگی انجام نمونهبرداری
برای نمونهبرداری از آب شوری با عمق هزارن فیت که معادل است با عمق 3 تا 60 مایل در دنیاهای اقیانوسی با جاذبه کم، نیاز به پایین بردن قفسهای از بطریهای نمونهبرداری از انتهای کشتی بود. در 30 دسامبر، تیم قفسه را از داخل دهانهای سراسری در یخ 50 فوتی که دریای وادل را میپوشاند، وارد آب کرد. فشار یخهای اطراف باعث بسته شدن دهانه میشد، به همین دلیل خدمه کشتی مجبور شدند برای کنار زدن تکههای یخ محفظههای موتور را بچرخانند. در همین حال باید برای همراستا ماندن با قفسۀ نمونهبرداری حرکت میکردند تا کابل آن توسط جریانهای عمیق کشیده نشود. حضور نهنگهای قاتل در آب نیز به هیجان این عملیات میافزود!
روز بعد، در شب سال نو، تیم در بهترین نقطۀ ممکن برای نمونهبرداری از جریان پیراقطبی عمیق حاضر بود. بعد از هماهنگیهای دقیق با خدمه که کشتی را همزمان با جریان هدایت میکردند، نمونهبرداری از عمق 3675 فیت (معادل 1120 متر) به موفقیت پیوست و رکورد جدیدی برای کشتی ثبت کرد. این موضوع دلیل دیگری برای همه بود که سال 2026 را جشن بگیرند!
از جنوبگان تا آزمایشگاه
این نمونههای ارزشمند در حال حاضر در مریلند هستند. در راه، با وجود سه تغییر پیشبینینشده در برنامه پروازها از اوشوایا و آرژانتین تا واشنگتن دیسی، تیم راههای خلاقانهای برای منجمد نگهداشتن نمونهها پیدا کرد. نمونهها در آزمایشگاه ذوب و به دو قسمت تقسیم خواهند شد. یک قسمت داخل شبیهساز تزریق شده و دیگری بهطور مستقیم بررسی میشود. هر دو نمونه با تکنیکهای خاص کروماتوگرافی بررسی میشوند تا بتوان شاهد تغییرات نمکها، آمینو اسیدها و اسیدهای چرب بود. با مقایسه نمونههای آب دنیاهای اقیانوسی اصلی و نمونههایی که به داخل شبیهساز تزریق شد، نسیم و نِویو چگونگی تاثیر فوران به فضا در تغییر مواد اقیانوسی و همچنین اثر این تغییرات بر جستوجوی علائم حیات در خارج از زمین را تعیین خواهند کرد.
