ما الذي وجده المثابرة في عامين على المريخ؟

في أغسطس 2021 ، على أرضية فوهة منعزلة ، حفرت أحدث مركبة فضائية على المريخ في إحدى صخورها الأولى.

كشط المثقاب الطرقي المربوط بذراع العربة الجوالة المثابرة الغبار وقطعت عدة مليمترات من نتوء صخري في دائرة يبلغ عرضها 5 سنتيمترات. من أعلى مباشرة ، التقطت إحدى كاميرات العربة الجوالة ما يشبه القطع المكسورة الملتصقة ببعضها البعض. أصبح وجود القوام البلوري المتشابك واضحًا. لم تكن هذه التركيبات هي ما توقعه معظم العلماء الذين أمضوا سنوات في التحضير للمهمة.

ثم شاهد العلماء في مؤتمر بالفيديو مقياسي طيف للمركبة الجوالة كشف الكيمياء من تلك القوام المتشابك. أظهرت الأشكال المرئية جنبًا إلى جنب مع التركيبات الكيميائية أن هذه الصخرة ، التي يطلق عليها اسم Rochette ، كانت بركانية في الأصل. لم يكن مكونًا من طبقات الطين والطمي التي يمكن العثور عليها في قاع بحيرة سابق.

الملقب بـ بيرسي ، العربة الجوالة وصل إلى فوهة جيزيرو قبل عامين، في 18 فبراير 2021 ، مع مروحيتها الصاحبة ، براعة. أكثر المركبات الفضائية تعقيدًا لاستكشاف سطح المريخ ، بيرسي يبني على العمل من مركبة Curiosity المتجولة ، التي كانت على سطح المريخ منذ عام 2012 ، والعربة الجوالة التوأم Spirit and Opportunity و Sojourner Rover ومركبات الإنزال الأخرى.

لكن الغرض الرئيسي للمثابرة مختلف. بينما ركزت المركبات الجوالة السابقة على جيولوجيا المريخ وفهم بيئة الكوكب ، يبحث بيرسي عن علامات الحياة الماضية. تم اختيار Jezero ل مهمة مارس 2020 لأنه يبدو من المدار وكأنه بيئة بحيرة سابقة حيث يمكن أن تزدهر الميكروبات ، ومن المحتمل أن تحتفظ دلتاها الكبيرة بأي علامات عليها. حفر وكشط وجمع قطع من الكوكب الأحمر ، تستخدم العربة الجوالة أدواتها العلمية السبعة لتحليل البتات بحثًا عن أي تلميح للحياة القديمة. إنها أيضًا تجمع عينات لإعادتها إلى الأرض.

تقول بريوني هورغان ، عالمة الكواكب في جامعة بوردو في ويست لافاييت ، إنديانا ، والتي تساعد في التخطيط ليوم بيرسي – العمليات اليومية وطويلة الأجل.

الصخور البركانية عادلة إحدى المفاجآت التي كشفت عنها العربة الجوالة. مئات الباحثين الذين يبحثون عن البيانات التي أرسلتها المثابرة إلى الوراء حتى الآن لديهم الآن بعض القرائن على كيفية تطور الحفرة مع مرور الوقت. شهد هذا الحوض تدفق الحمم البركانية ، على الأقل بحيرة واحدة استمرت لعشرات الآلاف من السنين ، والأنهار الجارية التي خلقت دلتا من الطين والرمل والفيضانات الغزيرة التي جلبت الصخور من مناطق بعيدة.

يتمتع Jezero بماضٍ أكثر ديناميكية مما توقعه العلماء. أدى هذا التقلب إلى إبطاء البحث عن الصخور الرسوبية ، لكنه أشار أيضًا إلى تجاويف جديدة كان من الممكن أن تترسخ فيها الحياة القديمة.

يقول هورغان إن المثابرة أدت إلى ظهور مواد حاملة للكربون – أساس الحياة على الأرض – في كل عينة تآكلت. “نحن نرى ذلك في كل مكان.” ولا يزال أمام العربة الجوالة الكثير لاستكشافه.

المثابرة تجد صخور غير متوقعة

Jezero عبارة عن فوهة بركان ضحلة يبلغ قطرها حوالي 45 كيلومترًا شمال خط الاستواء. تشكلت الحفرة في وقت ما بين 3.7 مليار و 4.1 مليار سنة ، في أول مليار سنة من النظام الشمسي. يقع في حوض تأثير أقدم وأكبر بكثير يعرف باسم Isidis. عند منحنى Jezero الغربي ، يفسح مجرى النهر القديم المحفور الطريق إلى دلتا جافة على شكل مروحة على أرضية الفوهة.

يقول عالم الأحياء الفلكية كين ويلفورد من معهد بلو ماربل للفضاء في سياتل إن هذه الدلتا “تشبه هذه العلامة الوامضة المرئية بشكل جميل من المدار والتي تخبرنا بوجود جسم ثابت من الماء هنا”.

هبطت المثابرة على فوهة البركان على بعد حوالي كيلومترين من مقدمة الدلتا. اعتقد العلماء أنهم سيجدون طبقات مضغوطة من التربة والرمل هناك ، عند قاعدة ما أطلقوا عليه اسم بحيرة جيزيرو. تقول عالمة جيولوجيا الكواكب كاثرين ستاك مورغان من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا ، كاليفورنيا ، إن المشهد الطبيعي بدا مختلفًا على الفور عما كان متوقعًا.

في الأشهر العديدة الأولى بعد الهبوط ، اختبر فريق مهمة المريخ 2020 حركات المركبة وأدواتها ببطء وحذر. ولكن من أول حفر علمي حقيقي بالقرب من موقع الهبوط ، أدرك الباحثون على الأرض ما توصلوا إليه. يقول ستاك مورغان إن نسيج الصخرة كان “نسيجًا صخريًا بركانيًا مدرسيًا.” بدا الأمر وكأنه تدفقات الحمم البركانية.

خلال الأشهر الستة التالية ، كشفت العديد من الصخور على أرضية الحفرة عن نسيج ناري. بعض الصخور الأكثر إثارة ، بما في ذلك Rochette ، أظهرت بلورات الزبرجد الزيتوني في جميع أنحاء. تقول أبيجيل ألوود من مختبر الدفع النفاث: “من الواضح أن النسيج البلوري قد تم تبريده من الذوبان ، وليس الحبوب المنقولة” ، كما هو الحال إذا كانت عينة رسوبية. تقود أداة PIXL في العربة الجوالة ، والتي تستخدم شعاعًا من الأشعة السينية لتحديد تركيبة كل عينة.

يعتقد علماء البعثة الآن أن أرضية الفوهة مليئة بالصخور النارية من حدثين منفصلين – كلاهما بعد إنشاء فوهة البركان ، ومؤخرًا أكثر من 3.7 مليار إلى 4.1 مليار سنة الإطار الزمني. في إحداها ، تم دفع الصهارة من أعماق الكوكب نحو السطح ، وتبريدها وتصلبها ، ثم تعرضت لاحقًا للتآكل. في الجانب الآخر ، تتدفق تدفقات الحمم البركانية الأصغر على السطح.

في وقت ما بعد هذه الأحداث ، تدفقت المياه من المرتفعات القريبة إلى فوهة البركان لتشكل بحيرة بعمق عشرات الأمتار وتستمر لعشرات الآلاف من السنين على الأقل ، وفقًا لبعض أعضاء الفريق. كشفت أدوات بيرسي عن الطرق التي غيرت بها المياه الصخور النارية: على سبيل المثال ، وجد العلماء الكبريتات والمعادن الأخرى التي تتطلب تكوين الماء ، وقد رأوا حفرًا فارغة داخل شقوق الصخور ، حيث كان من الممكن أن يؤدي الماء إلى غسل المواد بعيدًا. عندما تدفقت هذه المياه عبر الأنهار إلى البحيرة ، ترسبت الطمي والطين ، لتشكل الدلتا. وألقت الفيضانات صخور بعرض 1.5 متر من تلك التضاريس البعيدة. كل هذه الأحداث سبقت جفاف البحيرة ، والذي ربما حدث منذ حوالي 3 مليارات سنة.

يمكن أن توفر العينات الأساسية ، التي تجمعها المثابرة وتخزنها على ظهر السفينة للعودة في نهاية المطاف إلى الأرض ، تواريخ تشكلت فيها الصخور النارية ، وكذلك عندما أصبح سطح المريخ جافًا. خلال الفترة الفاصلة ، ربما كانت بحيرة جيزيرو والبيئات الرطبة الأخرى مستقرة بما يكفي لتبدأ الحياة الميكروبية وتبقى على قيد الحياة.

يقول Stack Morgan: “إن تحديد النطاق الزمني الجيولوجي له أهمية بالغة بالنسبة لنا لفهم المريخ كعالم صالح للسكن”. “ولا يمكننا فعل ذلك بدون عينات حتى الآن.”

بعد حوالي عام من الهبوط على سطح المريخ ، تحركت المثابرة لعدة كيلومترات عبر أرضية الفوهة إلى واجهة الدلتا – حيث واجهت جيولوجيا مختلفة تمامًا.

قد تحمل الدلتا علامات على الحياة القديمة

تشير الدلتا إلى وجود مسطحات مائية دائمة ودائمة – مواقع مستقرة يمكن أن تدعم الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، مع نمو دلتا بمرور الوقت ، فإنها تحبس وتحافظ على المواد العضوية.

يتم ترسيب الرمل والطمي حيث يضرب النهر بحيرة في مادة رسوبية ، مما يؤدي إلى تكوين دلتا على شكل مروحة. تقول عالمة الجيولوجيا المريخية إيفا شيلر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الباحثة في فريق بيرسي: “إذا كان لديك أي مادة بيولوجية محصورة بين تلك الرواسب ، فسوف يتم دفنها بسرعة كبيرة”. “إنها تخلق بيئة جيدة جدًا جدًا للحفاظ على المادة العضوية.”

أثناء استكشاف جبهة الدلتا بين أبريل 2022 وديسمبر 2022 ، وجدت المثابرة بعض الصخور الرسوبية التي كانت بعد ذلك.

قامت العديد من أدوات المسبار بتكبير نسيج الصخور وأشكالها ، في حين جمعت أدوات أخرى معلومات طيفية مفصلة ، وكشفت عن العناصر الموجودة في تلك الصخور. من خلال دمج البيانات ، يمكن للباحثين تجميع العناصر المكونة للصخور والعمليات التي ربما تكون قد غيرتها على مر العصور. هذه الكيمياء هي التي يمكن أن تكشف علامات الحياة المريخية القديمة – البصمات الحيوية. لا يزال العلماء في المراحل الأولى من هذه التحليلات.

يقول ألوود إنه لن تكون هناك علامة واضحة على الحياة. وبدلاً من ذلك ، من المرجح أن تكشف العربة الجوالة عن “مجموعة من الخصائص” ، مع وجود دليل يبني ببطء أن الحياة كانت موجودة هناك من قبل.

من المرجح أن تختبئ الخصائص الكيميائية التي توحي بالحياة في الصخور الرسوبية ، مثل تلك التي درسها المثابرة في جبهة الدلتا. مثيرة للاهتمام بشكل خاص الصخور مع الطين الحبيبات الدقيقة للغاية. يقول هورغان إن مثل هذه الرواسب الطينية هي المكان الذي تتركز فيه المادة العضوية – في دلتا على الأرض على الأقل. حتى الآن ، على الرغم من ذلك ، لم تعثر العربة الجوالة على تلك المواد الموحلة.

لكن الصخور الرسوبية التي تمت دراستها كشفت عن كربونات وكبريتات وأملاح غير متوقعة – كل ذلك المواد التي تشير إلى التفاعل مع الماء ومهم للحياة كما نعرفها. يقول هورغان إن بيرسي وجد مادة كربونية في كل صخرة تآكلها.

يقول هورغان عن استكشاف جبهة الدلتا: “لقد حصلنا على بعض النتائج المثيرة للاهتمام حقًا ونحن متحمسون جدًا لمشاركتها مع المجتمع”. قد يتم الكشف عن بعض هذه التفاصيل في مارس في مؤتمر علوم الكواكب والقمر.

المثابرة تترك عينات لمهمة مستقبلية

اعتبارًا من أوائل فبراير ، المثابرة جمعت 18 عينة، بما في ذلك أجزاء من حطام المريخ ولباب الصخور ، وتخزينها على متنها في كبسولات محكمة الغلق للعودة في نهاية المطاف إلى الأرض. وتأتي العينات من فوهة البركان وصخور الدلتا الأمامية وحتى الغلاف الجوي الرقيق للمريخ.

في الأسابيع الأخيرة من عام 2022 والأسابيع الأولى من عام 2023 ، أسقطت العربة الجوالة – أو بالأحرى تم ضبطها بعناية – نصف العينات التي تم جمعها ، بالإضافة إلى أنبوب يكشف ما إذا كانت العينات تحتوي على أي ملوثات أرضية. هذه القطع الملتقطة من المريخ موجودة الآن في الجزء الأمامي من الدلتا ، في بقعة محددة سلفًا تسمى منطقة Three Forks.

إذا كانت المثابرة لا تعمل بشكل جيد بما يكفي لتسليم العينات الموجودة على متنها عند وصول مركبة فضائية في المستقبل ، فستجمع تلك المهمة هذه العينات من موقع الإسقاط لإعادتها إلى الأرض.

يعمل الباحثون حاليًا على تصميمات لمهمة المريخ المشتركة بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية التي يمكنها استرداد العينات. سيتم إطلاقها في أواخر عام 2020 ، وستهبط بالقرب من عربة المثابرة. سينقل بيرسي العينات إلى صاروخ صغير ليتم إطلاقه من المريخ وإعادته إلى الأرض في ثلاثينيات القرن الحالي. يمكن أن تؤكد الاختبارات المعملية بعد ذلك ما تكشفه المثابرة بالفعل وتكتشف المزيد.

في أثناء، بيرسي يتسلق الدلتا لاستكشاف قمته ، حيث لا يزال من الممكن العثور على صخور رسوبية موحلة. الهدف التالي هو حافة البحيرة ذات مرة ، حيث كانت المياه الضحلة قائمة منذ زمن طويل. هذا هو أكثر موقع متحمس له ويليفورد. يأتي الكثير مما نعرفه عن تاريخ كيفية تطور الحياة على الأرض البيئات ذات المياه الضحلة، هو يقول. يقول: “هذا هو المكان الذي تبدأ فيه النظم الإيكولوجية الغنية حقًا تحت الماء في التكون”. “هناك الكثير يحدث هناك كيميائيًا.”