تضيف المركبة الفضائية Curiosity إلى اللغز الذي ابتلي به مستكشفو المريخ لسنوات

كيف يمكننا سد الفجوة بين الأدلة الوفيرة على وجود الماء السائل على سطح المريخ منذ مليارات السنين، وحقيقة أنه لم يتم العثور على أي دليل على وجود كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في غلافه الجوي القديم، وهو أمر مطلوب لتسخين المريخ إلى ما بعد نقطة التجمد؟ اللغز الذي أزعج الباحثين في المريخ لسنوات، أصبح أقوى الآن، بعد أن فشلت المركبة الفضائية كيوريوسيتي أيضًا في العثور على نوع معين من المعادن على سطح الأرض، والذي كان من المفترض أن يشير إلى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي القديم للمريخ. .

تُظهر الكثير من الأدلة، التي تم جمعها على مدار عقود من صور الأقمار الصناعية والاستكشاف الآلي لسطح المريخ، أن الماء السائل كان موجودًا على سطح المريخ منذ مليارات السنين. في السنوات الأخيرة، كشفت الأبحاث الروبوتية التي أجرتها المركبات الجوالة على السطح عن المزيد والمزيد من الأدلة على وجود مياه سائلة في الماضي القديم للمريخ تحت الأرض وفوقها بطريقة مستقرة وطويلة الأمد.

للسماح بوجود الماء السائل بشكل مستقر على السطح، يجب أن يكون المريخ دافئًا بدرجة كافية. لكن في تلك الفترة المبكرة، كان سطوع الشمس أقل بنسبة 30% تقريبًا، مما يعني أن الغلاف الجوي للمريخ كان سيخلق ظاهرة الاحتباس الحراري قوية بما يكفي لتسخين المريخ إلى ما بعد نقطة تجمد الماء.

لقد فهم باحثو المريخ هذه المشكلة بالفعل منذ عقود مضت، ووفقًا للحل الرئيسي المقترح، كان الغلاف الجوي المبكر للمريخ عبارة عن جو كثيف من ثاني أكسيد الكربون، يستخدم كغاز دفيئة، والذي كان من الممكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المريخ بما يكفي للسماح بوجود الماء السائل على سطحه. سطح. ولإثبات هذه الفرضية، توقع الباحثون أن مثل هذا التركيب الجوي سيترك آثارًا على شكل معادن كربونات تتشكل على الأرض، لكن حتى الآن لم يتم العثور على كمية كبيرة وكافية من هذه المعادن على المريخ.

الآن، أصبح الغموض أقوى، بعد ظهور المركبة الفضائية كيوريوسيتي، التي تحقق في الأمر غيل كريتر وعلى المريخ منذ هبوطها في عام 2012، فشلت عمليات التنقيب التي أجرتها المركبة في العثور على أي معادن كربونات. وفي الوقت نفسه، عثرت المركبة الجوالة في حفرة غيل على العديد من الأدلة على وجود رواسب صخرية تشكلت في بيئة مائية، على الأرجح أنها قاع بحيرة كانت موجودة في الحفرة منذ حوالي 3.5 مليار سنة. البحث جديد نُشر هذا الأسبوع في مجلة Proceedings of the National Academy of Science.

بحثت المركبة عن معادن الكربونات باستخدام جهاز CheMin (الاسم الكامل: حيود الأشعة السينية للكيمياء والمعادن)، الموجود في المختبر المتنقل للمركبة، ويحدد التركيب المعدني في العينات التي حفرتها المركبة باستخدام نقل الأشعة السينية من خلالهم.

جهاز CheMin قادر على اكتشاف معادن الكربونات فقط إذا كانت تشكل أكثر من نسبة منخفضة من تكوين الصخور. وحتى لو كانت الكربونات موجودة بكميات ضئيلة في عينات الصخور التي فحصتها المركبة، فهي كمية أقل بكثير مما يتوقع الباحثون العثور عليه إذا كان الغلاف الجوي المبكر للمريخ يحتوي على كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.

وقال توماس بريستو، الباحث في مركز أبحاث أميس التابع لناسا والمؤلف الرئيسي للورقة الأكاديمية: "لقد أذهلنا بشكل خاص نقص معادن الكربونات في الرواسب الصخرية التي فحصتها المركبة الجوالة". "سيكون من الصعب للغاية الوصول إلى الماء السائل حتى لو كانت كمية ثاني أكسيد الكربون أكبر بمئة مرة مما تظهره لنا الأدلة المعدنية في الصخور".

معادن الكربونات يتشكل في بيئة مائية، نتيجة اتحاد ثاني أكسيد الكربون مع الأيونات الموجبة لعناصر مثل المغنسيوم أو الحديد. لأن كيوريوسيتي عثرت على أنواع أخرى من المعادن في الصخور التي فحصتها، مثل المغنتيت וمعادن الطينويمكن للباحثين أن يستنتجوا أن مثل هذه الأيونات كانت متوفرة في ذلك الوقت لتكوين معادن الكربونات.

ومن الممكن أن يكون غياب مثل هذه المعادن اليوم يرجع إلى حقيقة أن البيئة المائية في مرحلة ما أصبحت حمضية بما يكفي لإذابة معادن الكربونات. لكن تلك المعادن الأخرى التي عثر عليها كيوريوسيتي تستبعد هذا الاحتمال.

واستنادا إلى البيانات الجديدة من كيوريوسيتي، حسب الباحثون أن الحد الأقصى لكمية ثاني أكسيد الكربون، في الغلاف الجوي المبكر للمريخ، لا يتجاوز بضع عشرات من المليبار. واحد مليبار هو جزء من الألف من الضغط الجوي على سطح الأرض (يساوي تقريبًا بارًا واحدًا). للمقارنة، في مقال عام 1987 اقترح الباحثون جوًا يحتوي على 1-5 بار من ثاني أكسيد الكربون لتهيئة الظروف التي تسمح بوجود الماء السائل.

وحتى الأقمار الصناعية التي أرسلتها ناسا إلى مدار المريخ، والتي كانت مزودة بمقاييس طيفية يمكنها دراسة تركيبة سطح الأرض من الفضاء، فشلت في العثور على كمية كبيرة من معادن الكربونات. وكان أمل الباحثين هو أن يتمكن كيوريوسيتي من اكتشاف مثل هذه المعادن من خلال البحث المباشر على السطح وتحت الأرض.

وقال بريستو: "لقد كان لغزا لماذا لم يتم رؤية ما يكفي من الكربونات من مدار حول المريخ". "يمكنك حل المعضلة والقول إن الكربونات لا تزال موجودة، لكننا لا نستطيع رؤيتها من الفضاء لأنها مغطاة بالغبار، أو مدفونة، أو أننا لا نحفر في المكان الصحيح. نتائج كيوريوسيتي سلطت الضوء على هذه المفارقة. هذه هي المرة الأولى التي نبحث فيها عن الكربونات على سطح الأرض في الصخور التي نعرف أنها تشكلت من الرواسب تحت الماء".

وقال روبرت هابرلي، الباحث في مناخ المريخ في مركز أبحاث أميس التابع لناسا والمؤلف المشارك لبحث: "يتناسب هذا التحليل مع العديد من الدراسات النظرية التي تظهر أن سطح المريخ، حتى في هذا الوقت المبكر، لم يكن دافئًا بدرجة كافية لجعل الماء سائلاً". المقالة. "إنه حقا لغز بالنسبة لي."

وفي الوقت نفسه، فإن معنى الدراسة الجديدة هو أنه يتعين على الباحثين في المريخ إيجاد تفسير بديل لكيفية استقرار الماء السائل في المريخ في الماضي القديم، وهو لا يجادل في ذلك. وأوضح توماس بريستو، المؤلف الرئيسي للورقة، هذا الأمر في مقابلة مع موقع Space.com: "لا جدال في أن الأدلة الرسوبية في حفرة غيل تظهر وجود الماء السائل على المدى الطويل على أرض المريخ القديم."

"مرور الفضول عبر الطرق، أبواب وقال الباحث أشوين فاسافادا من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL): "إن الطين الذي غاص في قاع البحيرات القديمة يتطلب نظامًا هيدرولوجيًا قويًا لتوفير المياه والرواسب لتشكيل الصخور التي نجدها". "كان ثاني أكسيد الكربون، مع غازات أخرى مثل الهيدروجين، أحد المرشحين الرئيسيين لتأثير التسخين المطلوب لمثل هذا النظام. ويبدو أن هذه النتيجة المفاجئة أبعدته عن السباق".

إحدى طرق حل اللغز تشير إلى أن البحيرة الموجودة في غيل كريتر لم تكن مسطحًا مائيًا مفتوحًا، ولكنها كانت مغطاة بطبقة من الجليد. وقال روبرت هاربيلا: "سيظل من الممكن الحصول على بعض الرواسب التي ستتراكم في قاع البحيرة إذا لم يكن الجليد سميكًا جدًا". هذا الحل له عيب في أن كيوريوسيتي لم تجد في حفرة غيل علامات تشير إلى أنه من المتوقع أن تترك بحيرة متجمدة وراءها، مثل الشقوق الكبيرة والعميقة المعروفة باسم أسافين الجليد.

قد يكون الحل الآخر هو الغازات الدفيئة الأخرى، مثل ثاني أكسيد الكبريت أو الميثان، ولكن وفقًا للباحث توماس بريستو، فإن هذا ليس حلاً جيدًا للغز أيضًا. وقال في مقابلة مع موقع Space.com: "المشكلة مع جميع الغازات الدفيئة الأخرى هي أنها تميل إلى أن تكون شديدة التفاعل، لذلك عندما تضعها في الغلاف الجوي فإنها لا تبقى هناك لفترة طويلة".

ويأمل بريستو وباحثون آخرون في ناسا أنه مع استمرار مهمة كيوريوسيتي، في طريقها إلى أعلى الجبل في وسط غيل كريتر، ايوليس مونس (وتشير إليه وكالة ناسا باسم "جبل شارب")، ستجد حلاً لهذا اللغز المركزي.

لإعلان ناسا

للمقال الأكاديمي