بناء التلسكوبات على القمر يمكن أن يغير وجه علم الفلك، وقد أصبح هدفا قابلا للتحقيق

لا يزال لدى القمر الكثير ليخبرنا به عن أصل النظام الشمسي وتطوره. كما أن لها قيمة علمية كمنصة لعلم الفلك الرصدي

من إيان كروفورد، أستاذ علوم الكواكب والأحياء الفلكية، بيركبيك، جامعة لندن، أستاذ مشارك فخري، كلية لندن الجامعية

استكشاف القمر يشهد نهضة. العشرات من المهامومن المقرر أن تصل المهمة، التي تنظمها العديد من وكالات الفضاء - وكذلك الشركات التجارية بشكل متزايد - إلى القمر بحلول نهاية هذا العقد. وسيتضمن معظمها مركبات فضائية آلية صغيرة، لكن برنامج أرتميس الطموح التابع لناسا يهدف إلى إعادة البشر إلى سطح القمر بحلول منتصف العقد، ولدى الصينيين أيضًا خطة طموحة مماثلة.

هناك أسباب مختلفة لكل هذا النشاط، بما في ذلك المنافسات الجيوسياسية والبحث عن الموارد القمرية، مثل الجليد المائي عند القطبين القمريينوالتي يمكن استخلاصها وتحويلها إلى وقود الهيدروجين والأكسجين للصواريخ. ومع ذلك، ينبغي أن يكون العلم هو المستفيد الرئيسي.

إلى القمر لا يزال هناك الكثير ليخبرنا به عن نشأة وتطور النظام الشمسي. كما أن لها قيمة علمية كمنصة لعلم الفلك الرصدي.

تمت مناقشة الدور المحتمل للقمر الطبيعي للأرض كمنصة لوضع التلسكوبات في اجتماع للجمعية الملكية في وقت سابق من هذا العام. تم عقد الاجتماع نفسه، جزئيًا، بفضل اقتراب القمر المحسن المتوقع الآن.

الفوائد الجانبية بعيدة

سوف تستفيد بعض مجالات علم الفلك. المجال الأبرز هو علم الفلك الراديوي، والذي يمكن إجراؤه من جانب القمر الذي يكون دائمًا بعيدًا عن الأرض.

الجانب البعيد من القمر محمي بشكل دائم من إشارات الراديو التي يولدها البشر على الأرض، وخلال الليل القمري يكون محميًا أيضًا من الشمس. هذه الخصائص تجعل من المحتمل إلى "أهدأ مكان راديوي" في النظام الشمسي بأكمله، لأنه لا يوجد كوكب أو قمر آخر له جانب مخفي عن الأرض بشكل دائم. ولذلك فهو مناسب بشكل مثالي لعلم الفلك الراديوي.

موجات الراديو هي نوع من الطاقة الكهرومغناطيسية - مثل، على سبيل المثال، موجات الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي. يتم تعريف كل هذه الأنواع من الإشعاع بأطوال موجية مختلفة في الطيف الكهرومغناطيسي.

يتم حجب موجات الراديو التي يزيد طول موجتها عن 15 مترًا بواسطة طبقة الأيونوسفير من الارض. لكن موجات الراديو بهذه الأطوال الموجية تصل إلى سطح القمر دون تدخل. بالنسبة لعلماء الفلك، هذه هي المنطقة الأخيرة غير المستكشفة من الطيف الكهرومغناطيسي، ومن الأفضل استكشافها من الجانب البعيد للقمر.

إن رصد الكون عند هذه الأطوال الموجية يقع تحت مظلة "علم الفلك الراديوي منخفض التردد". هذه الأطوال الموجية قادرة بشكل فريد على استكشاف بنية الكون المبكر، وخاصةالعصور الوسطى"الكونية - العصر الذي حدث قبل تشكيل المجرات الأولى.

في ذلك العمر معظم المادة في الكون، باستثناء المادة المظلمة الغامض، كان على شكل ذرات هيدروجين متعادلة. تبعث هذه الذرات وتمتص إشعاعًا بطول موجي مميز يبلغ 21 سم. وقد استخدم علماء الفلك الراديوي هذه الخاصية لدراسة سحب الهيدروجين في مجرتنا – درب التبانة – منذ الخمسينيات.

نظرًا لأن الكون يتوسع باستمرار، فقد تم تحويل إشارة الطول الموجي 21 سم التي أنشأها الهيدروجين في الكون المبكر إلى أطوال موجية أطول بكثير، ونتيجة لذلك، سيظهر لنا الهيدروجين من "العصور الوسطى" الكونية بأطوال موجية أكبر من 10 أمتار قد يكون الجانب البعيد من القمر هو المكان الوحيد الذي يمكننا استكشافه فيه.

قدم عالم الفلك جاك بيرنز ملخصًا جيدًا لـ الخلفية العلمية ذات الصلة في الاجتماع الأخير للجمعية الملكية، الذي وصف الجانب البعيد من القمر بأنه "منصة نقية وهادئة لإجراء عمليات رصد الترددات الراديوية منخفضة التردد للعصور المظلمة للكون المبكر، بالإضافة إلى الطقس الفضائي والمجالات المغناطيسية المرتبطة بالأرض". الكواكب خارج المجموعة الشمسية الصالحة للسكن."

إشارات من النجوم الأخرى

وكما يقول بيرنز، هناك تطبيق محتمل آخر لعلم الفلك الراديوي على الجانب البعيد وهو محاولة اكتشاف موجات الراديو الصادرة عن الجسيمات المشحونة المحاصرة في المجالات المغناطيسية. المجالات المغناطيسية - الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى.

سيساعد هذا في تقييم مدى قدرة هذه الكواكب على استضافة الحياة. من المحتمل أن يكون لموجات الراديو الصادرة من الأغلفة المغناطيسية للكواكب خارج المجموعة الشمسية أطوال موجية أكبر من 100 متر، لذلك ستحتاج إلى بيئة راديوية هادئة في الفضاء. ومرة أخرى، سيكون الجانب البعيد من القمر هو أفضل موقع.

يمكن تقديم حجة مماثلة بخصوص محاولات للكشف عن إشارات من كائنات فضائية ذكية. ومن خلال فتح جزء غير مستكشف من الطيف الراديوي، هناك أيضًا إمكانية القيام باكتشافات عشوائية لظواهر جديدة.

يجب أن نحصل على إشارة إلى إمكانات هذه الملاحظات متى مهمة LuSEE-Night التابعة لناسا وسيهبط على الجانب البعيد من القمر في عام 2025 أو 2026.

عمق الحفرة

يوفر القمر أيضًا فرصًا لأنواع أخرى من علم الفلك. يتمتع علماء الفلك بخبرة واسعة في مجال التلسكوبات البصرية والأشعة تحت الحمراء العاملة في الفضاء الحر، مثل تلسكوب هابل ו- الويب. ومع ذلك، فإن استقرار سطح القمر قد يوفر مزايا لمثل هذه الأجهزة.

علاوة على ذلك، هناك الحفر عند قطبي القمر اللذين لا يستقبلان ضوء الشمس. التلسكوبات التي تراقب الكون بأطوال موجية للأشعة تحت الحمراء حساسة جدًا للحرارة وبالتالي تحتاج إلى العمل في درجات حرارة منخفضة. فجيمس ويب، على سبيل المثال، يحتاج إلى واقي شمسي ضخم يحميه من أشعة الشمس. وعلى القمر، يمكن لحافة الحفرة الطبيعية أن توفر هذا الحماية مجانًا.

وقد تسمح الجاذبية المنخفضة للقمر بذلك أيضًا بناء تلسكوبات أكبر بكثير مما هو ممكن مع الأقمار الصناعية. دفعت هذه الاعتبارات عالم الفلك جان بيير ميلارد إلى اقتراح احتمال وجود القمر مستقبل علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء.

قد تكون للبيئة الباردة والمستقرة للفوهات المظللة بشكل دائم مزايا للجيل القادم من أدوات الكشف موجات الجاذبية - "التموجات" في الزمكان الناتجة عن عمليات مثل انفجار النجوم واصطدام الثقوب السوداء.

علاوة على ذلك، تعرض القمر لمليارات السنين لقصف جسيمات مشحونة من الشمس - الرياح الشمسية - والأشعة الكونية المجرية. قد يحتوي سطح القمر على توثيق غني لهذه العمليات. قد يؤدي بحثهم إلى إلقاء نظرة ثاقبة على تطور الشمس ودرب التبانة.

لكل هذه الأسباب، فإن علم الفلك سيستفيد من النهضة الحالية في استكشاف القمر. وعلى وجه الخصوص، قد يستفيد علم الفلك من البنية التحتية التي سيتم بناؤها على القمر مع تقدم استكشاف القمر. وسيشمل ذلك البنية التحتية للنقل - الصواريخ ومركبات الهبوط والمركبات الأخرى - للوصول إلى السطح، بالإضافة إلى البشر والروبوتات في الموقع لبناء وصيانة الأدوات الفلكية.

ولكن هناك أيضًا توتر هنا: فالنشاط البشري على الجانب البعيد من القمر يمكن أن يخلق تداخلًا لاسلكيًا غير مرغوب فيه، كما أن خطط استخراج الجليد المائي من الحفر الغامضة يمكن أن تجعل من الصعب استخدام تلك الحفر في علم الفلك. كما أنا وزملائي تجادلنا وأخيرًا، سنحتاج إلى التأكد من حماية المواقع القمرية ذات القيمة الفلكية الفريدة في هذا العصر الجديد من استكشاف القمر.

لمقالة في المحادثة

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• يسعى علماء الفلك لبناء مرصد على القمر
• ستقوم وكالة ناسا ببناء تلسكوب راديوي على القمر؛ هل ستنضم بريطانيا أيضًا إلى برنامج ناسا القمري؟