خمس سنوات منذ هبوط كيوريوسيتي على المريخ

"كيوريوسيتي"، الروبوت الأكثر تطوراً والأثقل الذي تم إرساله لاستكشاف الكوكب الأحمر، يحتفل اليوم بمرور خمس سنوات على هبوطه. فماذا تعلمنا منه عن إمكانية الحياة على المريخ، وماذا ينتظره في المستقبل؟

في 6 أغسطس 2012، قبل خمس سنوات بالضبط، لو كنت واقفاً على كوكب المريخ في المكان الصحيح، لشاهدت مشهداً رائعاً - مركبة، تحوم فوق الأرض باستخدام محركات صاروخية، تسحب مركبة أخرى متصلة بها إلى الأسفل بواسطة كابل. عندما وصلت المركبة إلى الأرض، انقطع الكابل وانطلقت الحوامة لتصطدم على مسافة آمنة. وبعد 15 دقيقة فقط، سُمعت هتافات الفرح في مركز التحكم التابع لناسا في باسادينا بولاية كاليفورنيا، بسبب المسافة الطويلة التي قطعتها إشارات الراديو من المريخ إلى الأرض. الهبوط المعقد كان يلقب بـ "7 دقائق من الرعب"(الوقت المنقضي من لحظة اختراق الغلاف الجوي حتى الهبوط)، ولكن في النهاية كان الأمر ناجحًا تمامًا، مما مكن من بدء مهمة ناسا الأكثر طموحًا على المريخ.

كيوريوسيتي، اللقب الذي يطلق على مركبة الهبوط التي هبطت، هي الأكثر تعقيدًا والأثقل التي تم إرسالها إلى الكوكب الأحمر على الإطلاق. على الرغم من أن هذا نادي محدود للغاية من المركبات (مع الأخذ في الاعتبار أن وكالة ناسا هي وكالة الفضاء الوحيدة التي نجحت في هبوط وتشغيل أي مركبة على المريخ، إلا إذا قمت بحساب الـ 20 ثانية التي قامت بها مركبة الهبوط السوفيتية 3 مارس في عام 1971)، ولكن بوزن 900 كجم وحجم سيارة، فإن المركبة الفضائية تتضاءل أمام سابقاتها.

وقد تم تجهيز العربة الجوالة بنظام متطور للغاية من الأجهزة العلمية، مما يحولها إلى مختبر لكل شيء. ومن بين أمور أخرى، يتم تركيب فرن خاص فيه، يتم فيه تسخين العينات المحفورة من الصخور إلى درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية، حيث تنبعث الغازات من العينات، ومن الممكن التعرف على التركيب الكيميائي للعينات. الصخور. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي المركبة على ليزر يسمح لها بتبخير الصخور ودراسة تركيبها من بعيد.

وبطبيعة الحال، كل هذا لا يأتي بالمجان، وتعد تكلفة تطوير المركبة الجوالة من أعلى مهام ناسا، حيث تصل إلى ما يقرب من 2.5 مليار دولار.

هذه الأداة العلمية المتطورة والمكلفة لها غرض رئيسي واحد، وهو دراسة التاريخ الجيولوجي للمريخ، بهدف تحديد ما إذا كانت الظروف المناسبة للحياة موجودة في الماضي البعيد. خلال السنوات الخمس التي مرت منذ الهبوط، أصبح الباحثون مقتنعين بأن الإجابة على هذا السؤال إيجابية، وأن المريخ القاحل والمتجمد اليوم كان مختلفًا تمامًا عن المريخ الحار والرطب قبل أكثر من 3 مليارات سنة، كما يتضح من الفترة القديمة التي يكشفها كيوريوسيتي في رحلته الجيولوجية. ومن المهم التأكيد على أن كيوريوسيتي لم تكتشف الحياة أو بقايا الحياة، وليس لديها القدرة على ذلك (إذا كانت هناك حياة على المريخ، يعتقد الباحثون أنها على الأرجح لم تتطور إلى ما هو أبعد من الحياة الأساسية). مستوى الحياة البكتيرية).

وتم تحديد موقع هبوط كيوريوسيتي داخل "Gale Crater"، وهي حفرة ضخمة يبلغ قطرها 154 كيلومترا، والتي تشكلت قبل حوالي 3.7 مليار سنة. ومن أهم أسرار الحفرة، وأكثر ما جذب الباحثين لاختيار الموقع، هو جبل شارب (أيوليس مونس باسمه الرسمي) الذي يرتفع إلى ارتفاع 5.5 كيلومتر في وسط الحفرة.

وبعد وقت قصير من الهبوط عام 2012، والذي تم على متن طائرة آمنة في قاع الحفرة، اكتشف روفر حجارة مدورة تشبه الحصى. ومن المحتمل أنها تكونت في جداول تتدفق المياه إلى بحيرة مائية كبيرة ملأت الحفرة، حدث ذلكبحسب الباحثين، في الفترة ما بين 3.8 و3.3 مليار سنة.

تم اكتشاف المزيد من الأدلة على وجود الماء في السنة الأولى من المهمة، عندما كانت كيوريوسيتي تتجول في أرضية الحفرة ولم تكن قد بدأت بعد في تسلق الجبل. من بين أمور أخرى، هي اكتشف تشكلت معادن طينية في بيئة بحرية، ربما على شكل رواسب في قاع البحيرة القديمة.

واكتشف الفضول أيضًا أن هذه المياه ليست مالحة جدًا ولا حمضية جدًا، وبالتالي فهي مناسبة لوجود الحياة. في الواقع، الباحثون البعثة محدد أنه حتى البشر يمكنهم الشرب من هذه المياه.

وفي عام 2014، بدأت المركبة لأول مرة بتسلق سفوح الجبل، الذي يتكون من طبقات جيولوجية مختلفة، تحكي كل منها قصة مختلفة عن التاريخ الجيولوجي للكوكب الأحمر. ويأمل الباحثون أنه مع صعود كيوريوسيتي نحو قمة الجبل، سيصل إلى الطبقات الجيولوجية الأحدث، وتوثيق العملية التي حولت المريخ من عالم رطب وحار ربما يشبه الأرض، إلى صحراء قاحلة ومتجمدة، مع جو رقيق للغايةوالتي تشكل أقل من واحد بالمائة من الغلاف الجوي للأرض.

الطبقة الجيولوجية الأولى التي وصلت إليها كيوريوسيتي عند قاعدة الجبل كانت تسمى "تكوين موراي"، واكتشف لأن معظمها يتكون من رواسب الحجر الطيني التي تكونت في قاع البحيرات. وبما أن هذه الرواسب على الأرض تستغرق ملايين السنين لتتشكل، فيمكن للباحثين أن يستنتجوا أن البحيرة القديمة في غيل كريتر كانت موجودة لملايين وحتى مئات الملايين من السنين، وهي حقيقة مشجعة أخرى لاحتمال أنه إذا أمكن للحياة أن تتطور خارج الأرض، فإن لقد كانت لديهم البيئة المناسبة للقيام بذلك في تلك الفترة القديمة.

هناك اكتشاف مهم آخر قدمته كيوريوسيتي مؤخرًا يتعلق بالغموض المركزي لوجود جبل شارب في وسط الحفرة. العديد من الفوهات في النظام الشمسي لها قمة في مركزها، والتي تتشكل عندما "ترتد" الأرض التي انتشرت حولها أثناء حدث الاصطدام إلى المركز. ومع ذلك، فإن الجبل الذي نراه في حفرة غيل يختلف تمامًا في خصائصه، وربما يكون قد تشكل بعد وقت طويل من الاصطدام الذي أدى إلى خلق الحفرة.

ومن المعلومات التي جمعها كيوريوسيتي نجح الباحثون فك اللغز - بعد أن تكونت الحفرة امتلأت بالمياه التي جلبت إليها من الأرض والجداول، وأصبحت بحيرة، امتلأت قاعها بالرواسب على مر السنين. وعندما بدأ مناخ المريخ يتغير وجفّت البحيرة، امتلأت الحفرة بالرمل والغبار. منذ ذلك الحين، وعلى مدى مليارات السنين، نحتت رياح المريخ الضعيفة والمستمرة الجبل الذي نراه في مركزه اليوم.

بالإضافة إلى الباحثين أسس وحتى بعد جفاف البحيرة، استمر وجود المياه تحت الأرض، وعندما جفت الرواسب المتكونة في قاع البحيرة وتشققت، تسربت المياه من خلالها وتشكلت "عروق" من المعادن داخل الصخور الموجودة في الأرض، وهو ما اكتشفه كيوريوسيتي. موثقة في رحلته الجيولوجية. وحقيقة أن المياه الجوفية استمرت في الوجود حتى بعد جفاف البحيرة تزيد من المدة التي توافرت فيها بيئة مناسبة للحياة، حتى لو كانت تحت سطح الأرض.

سؤال واحد ما لم تتمكن كيوريوسيتي من فك شفرته حتى الآن هو كيف كان المناخ على المريخ دافئًا بدرجة كافية للسماح بوجود الماء في حالة سائلة. وذلك لأنه في الفترة القديمة المعنية، كان سطوع الشمس أضعف بحوالي 30% من سطوعها اليوم. هذا اللغز المسمى "سر الشمس الشابة الخافتة"، وهذا ينطبق أيضًا على الأرض، ولكنه يصبح أكثر إشكالية على المريخ البعيد. في الواقع، لم يقتصر الأمر على فشل كيوريوسيتي في حل اللغز، بل زاد الأمر تعقيدًا، لأنه لم يعثر على أي دليل على وجود غلاف جوي سميك جدًا من ثاني أكسيد الكربون في ذلك الوقت، وهو أحد التفسيرات المقترحة لحل اللغز. كما هو الحال على الأرض، يعمل ثاني أكسيد الكربون كغاز دفيئة، وبكميات كافية، سيكون قادرًا على تسخين المريخ للسماح بوجود الماء السائل.

أنهى كيوريوسيتي مؤخرًا إقامته في تكوين موراي، وهو الآن في طريقه إلى الطبقات الجيولوجية الأحدث والأعلى في جبل شارب. الباحث الجيولوجي الآن أمام سلسلة من التلال يصل ارتفاعها إلى مبنى مكون من ثمانية طوابق، والمعروفة باسم ""فيرا روبن ريدج"، سميت على اسم عالم الفيزياء الفلكية الذي ساعد في اكتشاف المادة المظلمة، الذي وافته المنية العام الماضي. التلال غنية بالمعادن التي تسمى الهيماتيت، تشكلت في ظروف البيئة المائية. نظرًا للارتفاع الكبير للتلال، سيستغرق الأمر بعض الوقت من كيوريوسيتي لعبورها بأمان.

فوق التلال تنتظر كيوريوسيتي طبقة غنية بالمعادن الطينية، والتي تراكمت أيضًا، على ما يبدو، كرواسب في قاع البحيرة القديمة. وفوق هذه الوحدة توجد طبقة جاليكية أصغر سنًا، غنية بمعادن الكبريتات، والتي يقدر باحثو البعثة أنها تشكلت عندما كان الماء نادرًا بالفعل.

يعتقد الباحثون في البعثة أن الأمر سيستغرق ثلاث سنوات على الأقل ليشق طريقه إلى طبقة الكبريتات، التي تقع على ارتفاع حوالي 200 متر فوق الموقع الحالي للمستكشف الآلي. ولكن هل ستصمد حتى ذلك الحين؟ ربما لذلك. لا يعاني كيوريوسيتي من مشكلة الطاقة الكهربائية، فهو يولد الكهرباء بشكل مستقل، عن طريق الاستفادة من الحرارة الناتجة عن تحلل المواد المشعة، والتي يجب أن تكون كفى لها لمدة لا تقل عن 14 عاما، وربما أكثر من ذلك.

المشكلة الرئيسية التي تواجه المركبة هي عجلاتها المصنوعة من الألومنيوم، التي أظهرت علامات التآكل أسرع من المتوقع. وكان أحد الأسباب الرئيسية لذلك هو أن المركبة دفعت عجلاتها الأمامية بقوة على الحجارة الحادة البارزة من الأرض، مما أدى إلى ثقب طبقة الألومنيوم الرقيقة للعجلات. ومنذ ذلك الحين، تمكن الباحثون من تقليل عملية التآكل السريع، ويعتقدون أن العجلات ستكون قادرة على البقاء على قيد الحياة أثناء صعود الجبل لسنوات قادمة.

مشكلة أخرى ظهرت مؤخرًا تضعف قدرة كيوريوسيتي على البحث العلمي. منذ ديسمبر 2016 هي ملحوظة حفر عينات في الصخور، والتي بعد الحفر يجب أن تذهب إلى دراسة متعمقة في مختبر كيوريوسيتي الداخلي. مصدر المشكلة هو في نظام التغذية الخاص بالحفر وهو المسؤول عن تحريكه للأمام والخلف. وفشل الباحثون في حل المشكلة بشكل مباشر، ويفكرون الآن في حل بديل، حيث سيتم استخدام الذراع الروبوتية نفسها، التي يوجد في نهايتها المثقاب، كبديل للجهاز المعيب.

على الرغم من هذه المشاكل، لا تزال كيوريوسيتي تعيش أبعد من مهمتها الرئيسية، والتي تم تصميمها لتستمر لمدة عامين فقط، ولا تظهر أي علامات على التوقف في أي وقت قريب.

كيوريوسيتي ليست المركبة الوحيدة التي تستكشف المريخ حاليًا - فالمركبة الأصغر حجمًا تقوم أيضًا باستكشاف المريخ بشكل مستمر منذ عام 2004. وعلى عكس كيوريوسيتي، تعمل أوبرتيونيتي على الطاقة الشمسية، وعلى الرغم من العيوب الميكانيكية العديدة التي تم اكتشافها فيها أيضًا، فقد تمكنت من ذلك. رشفة مسافة 45 كم ومواصلة استكشاف المريخ بقوة. حديثاً بدأت في استكشاف قناة قديمة في حفرة إنديفور حيث تقع، والتي ربما تكونت من خلال تدفق المياه منذ مليارات السنين.

تعتزم ناسا إطلاقه في عام 2020 روفر أخرى إلى المريخ، والذي سيكون مطابقًا في الشكل لمركبة كيوريوسيتي، لكنها ستكون أكثر تقدمًا. من بين أمور أخرى، السيارة سيتم جمع العينات لأول مرةوأن بعثات المتابعة المستقبلية ستتمكن من نقلها إلى الأرض، حيث يمكن دراستها بالتفصيل في ظل ظروف مخبرية. جهاز مبتكر والشيء الآخر الذي سيتم إرفاقه بالمركبة لن يكون مخصصًا لدراسة الكوكب، بل لدراسة القدرة على استخدامه لتلبية احتياجات الإنسان. وستحاول التجربة تحويل ثاني أكسيد الكربون، الذي يشكل الجزء الأكبر من الغلاف الجوي الرقيق للمريخ، إلى أكسجين له عدة استخدامات، من التنفس إلى وقود الصواريخ بالأكسجين.

للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:

• تضيف المركبة الفضائية Curiosity إلى اللغز الذي ابتلي به مستكشفو المريخ لسنوات
• اكتشاف أن الحفرة الموجودة على سطح المريخ حيث هبط كيوريوسيتي كانت عبارة عن بحيرة يزيد من احتمالية وجود حياة خارج كوكب الأرض
• يمثل كيوريوسيتي عامًا مريخيًا كاملاً منذ هبوطه
• ضوء جديد على إمكانية الحياة على المريخ
• هبطت كيوريوسيتي بسلام على سطح المريخ