آزمایشگاهی در انتهای دنیا

امسال نیز دانشمندانی از 29 کشور جهان در یکی از بزرگ‌ترین برنامه‌های علمی ـ پژوهشی جهان شرکت کرده‌اند؛ 800 دانشمند و پژوهشگری که حدفاصل مهر تا فروردین (یعنی فصل بهار و تابستان نیمکره جنوبی زمین) راهی قطب جنوب می‌شوند تا در برنامه‌ای علمی شرکت کنند که بیش از یکصد پروژه تحقیقاتی را شامل می‌شود.

در این پروژه‌ها تلاش می‌شود به برخی چالشی‌ترین پرسش‌های علمی جهان پاسخ داده شود: تغییرات جوی چگونه در حال گسترش است و نخستین لحظات پیدایش عالم چگونه بوده است؟ در گزارش پیش‌رو به بررسی هفت مورد از اصلی‌ترین آزمایش‌های پروژه پرداخته شده است.

زنجیره غذای دریایی

یخ شکن 85 متری پالمر، تیمی از دانشمندان بین‌المللی را به میان آب‌های یخ زده قطب جنوب می‌برد. آنها در جستجوی سخت پوستی به طول کمتر از هفت سانتی‌متر هستند که krill نامیده می‌شود.

کریل شباهت زیادی به میگو دارد و در زنجیره غذایی پنگوئن‌ها و وال‌ها ـ و همچنین انسان‌ها ـ منبع غذایی ارزشمندی به شمار می‌آید. حدود سه دهه از آغاز مطالعات بوم شناسان درباره این موجود آبزی می‌گذرد، اما دانش چندانی درباره الگوهای زندگی آن در زمستان‌ها وجود ندارد. از سه سال پیش مطالعه دقیقی درباره کریل‌ها آغاز شده و قرار است تا دو سال دیگر نقشه کامل و جامعی از محل زندگی این جانور ـ که معمولا خود را زیر یخ‌های اقیانوسی مخفی می‌کند ـ تهیه شود. ردیابی این موجود با استفاده از پیشرفته‌ترین تجهیزات صوتی صورت می‌گیرد. گفته می‌شود از نتایج این بررسی برای کمک به صیادان و به منظور مدیریت برنامه صید آنها استفاده خواهد شد.

ذوب شدن یخ‌های قطبی

از سال‌ها پیش مجموعه‌ای از حسگرهای تشخیص لرزش‌های درون زمینی و تجهیزات موقعیت‌یاب جهانی (GPS) در دل یخ‌های قطب جنوب نصب شده است. این مجموعه در قالب شبکه‌ای به هم پیوسته موسوم به «شبکه مشاهده یخ‌های قطب» در ارتباط تنگاتنگ با حسگرهای مشابه نصب شده در گرینلند قرار دارد. امسال قرار است دانشمندانی که راهی قطب می‌شوند سه ایستگاه جدید را به این شبکه اضافه کنند. هر یک از این ایستگاه‌ها تجهیزات نظارتی به وزن تقریبی 1500 کیلوگرم در دل خود دارند. اطلاعات به دست آمده از این شبکه به دانشمندان زمین شناس کمک می‌کند درخصوص فعل و انفعالات میان پوسته زمین و صفحات عظیم یخی در حال ذوب مناطق غربی قطب جنوب برآوردهای دقیقی انجام دهند. نتایج بررسی این داده‌ها می‌تواند به حقایق مختلفی منجر شود. این حقایق می‌تواند شامل این واقعیت باشد که ذوب شدن یخ‌های قطبی طی فرآیندی سریع در حال روی دادن است. این همان نکته‌ای است که اوایل امسال دانشمندان از آن خبر داده بودند و همچنین این نکته که حرکات ارتجاعی پوسته زمین می‌تواند به وقوع زمین لرزه و فوران‌های آتشفشانی منجر شود.

ذرات گریزان نوترینو

اخترشناسان مدت‌هاست در حال ردیابی نوترینوها هستند؛ ذرات گریزانی که به دانشمندان کمک می‌کند به درک روشنی از رموز عالم دست پیدا کنند؛ نظیر چگونگی عملکرد ابرنواخترها و ماهیت ماده تاریک. البته تا پیش از این تجهیزات محدودی برای بررسی این ذرات ارائه شده است. ردیاب‌های سنتی که به بررسی نوترینوها می‌پردازند ـ نظیر Super Kamiokande در ژاپن ـ در مخازن مخصوص مملو از آب در معادن متروکه به کار گرفته می‌شوند، اما گروهی از دانشمندانی که راهی قطب جنوب می‌شوند در قالب تیمی موسوم به «مکعب یخی» چگونگی ساخت و توسعه ردیابی تا 20 هزار برابر بزرگ‌تر از نمونه فعال در ژاپن را مورد بررسی قرار می‌دهند. نکته جالب اینجاست که این ردیاب تنها با هزینه‌ای بالغ بر دو برابر نمونه‌های فعلی ساخته شده است. در این نمونه جدید به جای مخازن مملو از آب از محدوده‌ای به وسعت یک مایل مکعب از آب بسیار سرد و البته کاملا شفاف قطب جنوب استفاده شده است.

در این محدوده از 5160 حسگر نوری استفاده می‌شود که پس از حفاری‌های متعدد در عمق حدود 1.5 کیلومتری بستر اقیانوس نصب شده‌اند. از سال 2010 یعنی آغاز به کار این پروژه بیش از 30 ذره نوترینو به دام افتاده است. امسال اما دانشمندان رایانه‌هایی را آزمایش می‌کنند که سال گذشته و با هدف خودکارتر کردن سیستم ردیاب نصب کردند. آنها امیدوارند به سرنخ‌هایی درباره منشا نوترینوها دست پیدا کنند.

دوران نوزادی عالم

ماه مارس کیهان‌شناسان نتایج شگفت‌انگیز به دست آمده از تلسکوپ BICEP2 را منتشر کردند؛ شواهدی درباره نظریه تورم. این نظریه که ابتدا شک و تردیدهای زیادی درباره آن وجود داشت به بحث و بررسی درباره دوران‌های اولیه پیدایش عالم پس از انفجار بزرگ می‌پردازد، اما برای اثبات درستی چنین ادعاهای غیرطبیعی به شواهد و مدارک غیرطبیعی نیز نیاز داریم. به همین دلیل اخترشناسان زیادی خواستار آن شده‌اند که تحقیقات بیشتری در این زمینه صورت گیرد. به همین دلیل در جریان سفر دانشمندان به قطب جنوب نسخه سوم تلسکوپ نصب می‌شود. این تلسکوپ در مقایسه با نسخه قبلی مجهز به انبوه حسگرهای مختلف است ـ پنج برابر حسگرهای تلسکوپ نسخه دوم ـ و در عین حال دامنه دید آن حدود سه برابر است. از این رو می‌توان انتظار داشت نتایج بررسی تلسکوپ BICEP2 با اطمینان تائید یا رد شود.

میکروب‌ها در تاریکی

این‌ که ریزارگانیسم‌های وابسته به نور خورشید ـ برای تأمین انرژی مورد نیاز ـ چگونه می‌توانند در زمستان‌های تاریک مناطق قطبی نیز به حیات خود ادامه دهند برای زیست‌شناسان سوال‌برانگیز است. پیش از این ایستگاه‌های حسگری مخصوصی در دو دریاچه پوشیده از یخ قطب جنوب راه‌اندازی شده است. هر یک از این ایستگاه‌ها به ردیاب‌های جلبکی، نمونه بردارهای فیتوپلانکتونی و تجزیه‌کننده شیمی آب مجهز هستند تا پاسخی برای این معما ارائه کنند. براساس برنامه‌ریزی‌های از پیش صورت گرفته دانشمندانی که راهی قطب جنوب می‌شوند اطلاعات ثبت شده از این ایستگاه‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهند. نتایج این بررسی‌ها می‌تواند به زیست اخترشناسان درباره حیات احتمالی میکروب‌های مشابه در دیگر اجرام غول‌پیکر یخ زده منظومه شمسی نظیر «اروپا» ـ از اقمار مشتری ـ کمک شایانی کند.

ستارگان پنهان

منطقه جنوبگان از این جهت برای اخترشناسان با اهمیت است چون دقیقا در قطب زمین واقع شده است. مطالعات نشان می‌دهد اتمسفر زمین در این نقطه پایدار و بروز هر اتفاقی در آن قابل پیش‌بینی است. این به آن معناست که بالن‌های غول‌پیکر ـ برخی از آنها وسیع‌تر از زمین فوتبال و به بلندی برج Monument واشنگتن هستند ـ قابلیت پرواز بر فراز قطب را دارند هرچند فرود آنها باید در نزدیکی محل برخاستن آنها باشد. امسال با استفاده از یکی از همین بالن‌ها تلسکوپ اشعه گاما به وزن حدود 800 کیلوگرم با آغاز فعالیت رصدی در آسمان قطب مجموعه‌ای از اطلاعات ارزشمند را در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد که به دست آوردن آنها از روی زمین کارغیرممکنی است. مقرون به صرفه بودن کسب اطلاعات از چنین راهی برای اخترشناسان به عنوان فاکتوری مهم و تعیین‌کننده به شمار می‌آید.

تکامل پنگوئن‌ها

از آنجا که پنگوئن‌ها شکارچیان مهم و تأثیرگذاری به شمار می‌آیند می‌توانند نشان دهند اکوسیستم اقیانوس منجمد جنوبی چگونه با تغییرات جوی منطبق می‌شود. در حال حاضر تیمی از دانشمندان که در زمینه پنگوئن‌ها تخصص دارند از اطلاعات بر جا مانده از استخوان‌ها و پوسته تخم‌های متعلق به 45 هزار سال پیش که در یخ‌های قطب جنوب کشف شده‌اند برای روشن کردن چگونگی منطبق شدن این حیوانات با تغییرات جوی امروز استفاده می‌کنند. امسال دانشمندانی که راهی قطب می‌شوند روی این نکته متمرکز می‌شوند که این توانمندی برای تطابق اکتسابی است یا غریزی. آنها همچنین به دنبال کشف این موضوع هستند که همزمان با ادامه ذوب شدن یخ‌های قطبی، آیا پنگوئن‌ها می‌توانند به حیات خود ادامه دهند؟

پاپیولارساینس / مترجم: مهدی پیرگزی