وقد طابقت بعثات قليلة في تاريخ الاستكشاف الكوكبي الطموح أو طول أو العودة العلمية لبعثة كاسيني - هويجينز، حيث قامت أسرة كاسيني - هويجين، منذ أكثر من ثلاثة عشر عاما، بتقديم المساعدة إلى ساور في عام 2004 حتى بدء تشغيل نظام " تيو " ، الذي وضعته في عام 1997، و " تيكو " ، و " في عام 2017 " ، وهذا التعاون بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الإيطالية " .

تصميم البعثة: نظام استكشاف مكون من جزأين

وقد صممت بعثة كاسيني - هويجينز كهيكل مزدوج الطراز، حيث قام جهاز مدار كاسيني، الذي بنيته وشغلته ناسا، بحمل اثني عشر أداة علمية مصممة لدراسة زحل من المدار، وتراوحت هذه الأدوات من كاميرات التصوير الحساسة إلى تجارب علمية واضحة ومرئية ومرئية بالأشعة تحت الحمراء، وأجهزة مغناطيسية، ومجسات بلازما.

"محقق "هيجينز

The Huygens probe, provided by ESA with the descent module developed by ASI, was designed to enter the atmosphere of Saturn’s largest Moon, Titan, it carried six instruments to measure atmospheric properties, composition, and to image the surface during descent. After separating from Cassini on December 25, 2004, Huygens coasted for twenty days before entering Titan’s fish nitrogen-methane.

رحلة إلى زحل وزهور

وقد اشتمل مسار كاسيني على أربعة طوابق ذات مقياس للجاذبية: طائرتان من نوع فينس، إحداهما من الأرض، وواحدة من المشتري، وكل لقاء زاد سرعة المركبة الفضائية، ودفعها نحو النظام الشمسي الخارجي، وقد أتاح منشور الجوبيتر في كانون الأول/ديسمبر 2000 فرصة لاختبار أدوات كاسيني مع استخلاص صور مذهلة لعمالقة الغاز والمساهمة في العلوم التعاونية مع بعثة غالية متزامنة.

وفي 1 تموز/يوليه 2004، أعدمت كاسيني حرقة " زر " ، مشعلة محركها الرئيسي لمدة ست وتسعين دقيقة لتباطؤ المدار ودخوله، وأدخل هذا المناورة المركبة الفضائية في مدار أولي شديد الشدة، حيث مرت بين خواتم الزرق وG-a طريق رطب قدم أول آراء قريبة من حلقات زحل من داخل النظام.

Revelations from Saturn’s Atmosphere and Climate

وقد كشفت صكوك كاسيني عن أن " زحل " عالم يتسم بالطقس الدينامي، والتغير الموسمي، والظواهر الجوية المثيرة، ونجم عن ذلك، في الفترة 2010-2011، عن مطياف رسم الخرائط المرئية والخفيفة التي يُطلق عليها الغلاف الجوي، وعن المطياف المركب الذي يُطلق بالأشعة تحت الحمراء، تطور العواصف الكبيرة، بما في ذلك عاصفة دائرية كوكبية في الفترة 2010-2011، نشأت في نصف الكرة الشمالي.

"الطائرة الـ"هيكساغونية ستريم

وكان أحد أكثر الاكتشافات التي قام بها كاسيني هو استمرار تدفق الطائرات المروحية ذات الشكل السداسي في القطب الشمالي لزحل، حيث ظلت أول نظرة ملتوية من جانب فوياغر، وأظهرت ملاحظات كاسيني ذات الاستبانة العالية أن الهكسان نمط ثابت وموجة من ستة جوانب يبلغ حوالي ٠٠٠ ٣٠ كيلومتر عبره، وكانت المركبة الفضائية تراقبه وهو يتغير اللون الصيفي على طول فترة البعثة من الذهب.

رقابــات زحل: نظام ديناميكي ومتطور

وقبل كاسيني، كثيرا ما ينظر إلى الخواتم على أنها هيكل قديم ثابت، وقد كشفت البعثة أنها بيئة نشطة باستمرار، ومتغيرة بصورة مستمرة، وهي تتألف أساسا من جسيمات جليدية مائية تتراوح من ميكرومتر إلى متر، مع جزء صغير من الحطام الصخري، والكولونات، والتفاعلات الجاذبية مع الأقمار، وحتى سقوط الكائنات المجهرية تشكل هيكلها على جميع المستويات.

الناطقين، النبلاء، والقمر الرعاع

وقد استولت كاميرات التصوير التي التقطتها كاسيني على ملامح مريبة وشبه بالأصابع تسمى " كلمات " في الغيوم المشع للجرائم الغبارية الصغيرة التي يبدو أنها تشكل وتختفي على مدى ساعات، ومن المرجح أن تكون هذه الطلقات الكهروطية من حقل " زحل " ، كما اكتشفت المركبات الفضائية " المبردة " ، وهي حواجز صغيرة تتجه نحو مئات من المسافات في تلك المدارية داخل حلقات قمر.

وخلال المرحلة النهائية للبعثة، غطس " كابيني " ، وهو " كابينتي " بين الحلقات والكوكب " ، ١٢ مرة، جمعت أحدث قياسات الكتلة وتكوين وديناميات الحلقات، وأظهرت هذه البيانات أن الحلقات لا تتجاوز من العمر ما بين ٠١ إلى ٠٠١ مليون سنة، مما يُعتبر أنها تشكلت من فراق القمر أو المذنب بدلاً من كونها سمة أساسية من سمات " سابوذجة " .

Titan: A World of Organic Chemistry and Liquid Hydrocarbons

وربما لا يكون أي قمر في النظام الشمسي أكثر شبها بالأرض في عملياته السطحية من التيتان، وعلى الرغم من درجة حرارة سطحية تبلغ ١٧٩ درجة مئوية، فإن تيتان يملك مناخا سميكا )١,٥ أمثال ضغط الأرض الجوي( غنيا بالنيتروجين والميثان، ويكسر ضوء الطول السطحي من الشمس الميثان، مما يؤدي إلى سلسلة معقدة من الكيمياء العضوية تنتج الهيدروكربونات والنيتريلات.

البحيرات والبحار و سيكل الميثان

وقد حطمت خريطة رادار كاسيني الهزات التي تكشف عن بحيرات وبحار واسعة من الميثان والإيثان السائلين، في المناطق القطبية أساسا، حيث أن أكبر بحر، كراكن ماير، يغطي منطقة مماثلة لبحر قزوين، وقد لاحظت كاسيني وجود دلائل على هطول الأمطار، والتبخر، وشبكات قنوات الأنهار - دورة هيدرولوجية كاملة، ولكن مع استبدال الميثان بالماء.

موقع الهبوط

وتهبط هذه الصور من خلال الغلاف الجوي المضيق، وقياس درجة الحرارة والضغط والتكوين، وقد أظهرت الصور السطحية مشهداً من حواجز الجليد المدورة - مثل الثلج المائي في طبقة فرعية مظلمة غنية بالعضوية - وتكتشف الأدوات انفجاراً من الميثان كغطاء مائي في الأرض، مما يشير إلى وجود سطح مشبع بالهيدروكربون.

Enceladus: An Active Ocean World

وعندما وصلت كاسيني لأول مرة، اعتُبر أنسلادوس قمر صغير ذو أهمية أساسية بالنسبة لسطحها المشرق، وقد تغير هذا التصور تغيرا جذريا في عام 2005، عندما اكتشف مقياس المركبة الفضائية حقل مغناطيسي مقلق حول إينسلادوس، بما يتسق مع وجود محيط تحت سطح الأرض، وبعد ذلك بوقت قصير، التقطت كاميرات التصوير التي التقطت نيران مبعثرة من المياه البخارية وقطع الجسيمات الجليدية من منطقة متجمدة.

تشكيلة الأحياء الفقيرة

إن إيون كاسيني والمطياف الكتلة المحايدة ومحلل الغبار الكوني قد طار مباشرة عبر السباكات عدة مرات وأخذ عينات من تركيبها، حيث تحتوي السباكات على الماء، والهيدروجين الجزيئي، وثاني أكسيد الكربون، والميثان، والأمونيا، ومجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية البسيطة، ولا سيما أن وجود الهيدروجين الجزيئي يجادل بأن ردود الفعل الحرارية تحدث في البحر.

القابلية للتحكيم وتداول المحيطات

وقد كشفت قياسات الجاذبية وتحليلات الشكل أن محيط إينسلادوس عالمي، ممتد تحت كامل قذيفة الجليد، وهي رقيقة في القطب الجنوبي فقط بضعة كيلومترات سميكة في الأماكن، وأن تدفئة المد والجزر الناتجة عن سحب كاساتيتال من شركة ساحل تحتفظ بسوائل المحيطات، مقرونة بالكيمياء الملاحظ ودرجة حرارة الطاقة، تعتبر الآن أهدافاً لعلم النسلادس.

مواقد أخرى: إيابيتوس، ريا، ديون، تيثي

كما أعاد كاسيني تشكيل فهمنا للأقمار المتوسطة الحجم في زحل، حيث يظهر إيبيتوس ظهوراً درامياً - نصف الكرة الغربي هو مظلم كالحجر، والبارع الآخر مثل الثلج، ومن المرجح أن تكون المادة المظلمة طبقة رقيقة من الغبار الغنية بالكربون من قمر خارجي، ويُودع على نحو تفضيلي في نصف الكرة الأرضية الرئيسي بالتناوب المتزامن للقمر.

وأظهرت ريا وديوون على السواء أدلة على وجود طيفات ملتوية من الأوكسجين وثاني أكسيد الكربون، يرجح أن تنتجها تحلل ظاهري للجليد السطحي، كما اكتشفت كاسيني أن سطح ريا مشمول بمنحدرات حادة تسمى " الشاشماتا " ، مما يشير إلى النشاط التكتوني الماضي.

الغلاف الجوي والتفاعلات في زحل

وقد جهزت أداة التصوير المغنطيسية ومطياف البلازما ميدان الزحل المغناطيسي وتفاعلاته مع الرياح الشمسية، وساعدت حقل الزحل المغنطيسية على التقريب، واتسمت بمحور التناوب في الكوكب - بل بلغمة لأن الحقول المغناطيسية عادة ما تنفجر، ويملأ الغلاف المغنطيسي بالبلازما من نماذج الإنسلورا، ويخلق البيئة المتطورة.

The Grand Finale and the end of the Mission

وفي عام 2010، وافق مخططو البعثات على مرحلة " نهائيات غراند " ، وهي سلسلة من المدارات التي من شأنها أن تجعل كاسيني أقرب تدريجيا إلى زحل قبل أن يغطس في الأرض في آخر المطاف، ويخضع للضوابط في 15 أيلول/سبتمبر 2017، وقد أدى القرار إلى شواغل حماية الكواكب: تفادي أي خطر من مخاطر تلوث حقول الإنسلادو أو التيتان بميكروبات من الأرض، كان يتعين تدمير كابينيا.

وأثناء فترة الركود النهائي، استهدفت كاسيني أدواتها في جو زحل، حيث أحالت بياناتها في الوقت الحقيقي، ووردت آخر إشارة في الساعة 55/11، ثم انفصلت المركبة الفضائية، وتركت البعثة خلفها تراث من البيانات التي لا تزال تنتج اكتشافات جديدة، ويمكن الحصول على بيانات المحفوظات من البعثة من خلال نظام البيانات الكوكبية[FLT:]:

التعاون الدولي والتأثير العلمي

وكانت بعثة كاسيني - هويغنز مثالا بارزا للتعاون الدولي، وقد قام مختبر التكاثر التابع للناسا بإدارة المهمة العامة، وقدم مدار كاسيني، ونسق أفرقة العلوم، وساهمت الوكالة بتجربة هيجينز وحمولة العلوم، وقدمت الوكالة الدولية للطاقة الذرية أرقاما عن الهوائيين العالية الغين، وأداة رادارية، ومطيافا لرسم الخرائط المرئية والخفية من ٢٧ بلدا.

كما أظهر كاسيني - هويغنز قيمة البعثات المتعددة التخصصات التي طال أمدها، وقد أتاح الجدول الزمني الذي يستغرق ثلاث عشرة سنة رصد ما يقرب من نصف سنة زحل )سنة زحل هي ٢٩,٥ سنة أرضية(، مما أدى إلى حدوث تغييرات موسمية على تيتان وزحل وخواتم، وقد ألهمت البعثة جيلا من العلماء الكوكبيين وأسهمت في فهم الجمهور لنظامنا الشمسي من خلال صور غير مسبوقة واتصال متواترة.

ويعيش تركة كاسيني - هويغنز في بعثات مثل اليوروبا كليبر (]Europa Clipper homepage) ودراجونفلي، وكلاهما شكلا من نتائج كاسيني، وأصبح مفهوم استكشاف عوالم المحيطات أولوية بالنسبة لناسا بعد اكتشافات خطة الإنسيلا.

وفي النهاية، فإن كاسيني - هويغنز قد شكلت قوة الفضول البشري والإبداع التقني، وحوّلت نقطة بعيدة ومرنة من الضوء إلى نظام معقد من العوالم، وكلها قصتها الخاصة، وستغذي البيانات التي جمعها اكتشافات عقود قادمة، وساعدت انحرافها النهائي إلى زحل على تذكير مؤثر بحماية العالم ذاته الذي نستكشفه.