مریخ‌نورد پرسیورنس ناسا شواهدی از آب‌های زیرزمینی، دریاچه‌ها و سیالات داغ در یک مکان کشف کرد

هنگامی که مریخ‌نورد پرسیورنس ناسا در سپتامبر 2023 به حاشیه داخلی دهانه Jezero مریخ رسید، محققان انتظار داشتند سنگ‌های رسوبی را در امتداد ساحل سابق یک دریاچه مریخی پیدا کنند. چنین سنگ‌هایی به عنوان لایه‌هایی از مواد در طول زمان تشکیل می‌شوند. در زمین، سنگ‌های رسوبی ساخته شده از خاک رس و لای می‌توانند بسیار ارزشمند باشند زیرا قادر به حفظ شواهد حیات میکروبی باستانی هستند.

دانشمندان همچنین به این منطقه علاقه‌مند بودند زیرا مدارهای مریخ امضاهای قوی از مواد معدنی کربنات را در آنجا شناسایی کرده بودند. در زمین، کربنات‌ها معمولاً در دریاچه‌ها و اقیانوس‌های کم‌عمق ایجاد می‌شوند، از جمله محیط‌هایی که می‌توانند از حیات پشتیبانی کنند.

به جای رسوبات رسوبی مورد انتظار، پرسیورنس با سنگ‌های آذرین مواجه شد. این سنگ‌ها می‌توانند زمانی تشکیل شوند که ماگما در زیر زمین سرد شود یا زمانی که مواد آتشفشانی در سطح جامد شوند. از آنجایی که مواد معدنی داخل سنگ‌های آذرین می‌توانند اطلاعات مربوط به شرایط موجود در هنگام تشکیل آنها را حفظ کنند، می‌توانند سوابق زمین‌شناسی بسیار دقیقی ارائه دهند.

در واحد Margin، آن سنگ‌ها تاریخچه‌ای به طرز غیرمنتظره‌ای پیچیده را نشان دادند. شواهد نشان می‌دهد که آنها حداقل سه بار با آب در تعامل بوده‌اند و هر قسمت شیمی و ظاهر فیزیکی آنها را به روش‌های مختلف تغییر داده است. یافته‌ها در مجله Communications Earth & Environment منتشر شد.

SuperCam تاریخچه پنهان آب مریخ را آشکار می‌کند

بسیاری از این شواهد از SuperCam، ابزاری نصب شده در بالای دکل پرسیورنس به دست آمد. SuperCam می‌تواند ترکیب معدنی ویژگی‌های زمین‌شناسی را با تجزیه و تحلیل نوری که منعکس می‌کنند، شناسایی کند.

هنگامی که دانشمندان ماموریت یک هدف امیدوارکننده را شناسایی می‌کنند، می‌توانند SuperCam را هدایت کنند تا لیزر خود را از فاصله تا 6.5 متر (21 فوت) شلیک کند. لیزر یک انفجار پلاسما کوچک ایجاد می‌کند و طیف آن پلاسما ترکیب شیمیایی سنگ را نشان می‌دهد. با استفاده از این تکنیک، پرسیورنس بیش از 185 هدف سنگ بستر را در سراسر واحد Margin مطالعه کرده است.

"قبل از اینکه به واحد Margin برسیم، فرضیه اصلی - که از مشاهدات مداری به دست آمده بود - این بود که کربنات مشاهده شده از مدار از تعامل با دریاچه‌ای که در دهانه Jezero وجود داشت، تشکیل شده است،" گفت Candice Bedford، محقق ارشد در دانشگاه Purdue در West Lafayette، Indiana و نویسنده اصلی این مطالعه. "اما اکنون می‌دانیم که این مکان به نوعی تقاطع سیستم‌های آبی تبدیل شده است. یافته‌های واحد Margin مهم است زیرا دهانه Jezero در داخل یکی از بزرگترین قرارگیری‌های کربنات در مریخ قرار دارد، بنابراین آنچه ما در اینجا یاد می‌گیریم بسیار فراتر از این دهانه است."

ماگما باستانی زیر دهانه Jezero

پرسیورنس واحد Margin را در حدود 265 متر (870 فوت) ارتفاع بررسی کرد. در قسمت‌های بالاتر منطقه، مریخ‌نورد با سنگ‌های درشت و کریستالی غنی از الیوین مواجه شد. این سنگ‌ها تقریباً هیچ شواهدی از تغییر توسط آب نشان ندادند.

الیوین حاوی منیزیم و آهن است. محققان به این نتیجه رسیدند که این واحد غنی از الیوین در ابتدا در داخل توده ماگما در اعماق سطح مریخ تشکیل شده است. ماگما به آرامی سرد شد تا دانه‌های معدنی بزرگ ایجاد شوند. خیلی دیرتر، فرسایش مواد بالای آن را از بین برد و سنگ را در سطح در معرض دید قرار داد.

وضعیت در قسمت پایین‌تر واحد Margin، نزدیک بستر دریاچه باستانی بسیار متفاوت بود. در آنجا، الیوین به نظر به شدت تغییر کرده است. دانه‌های آن شکسته شده‌اند و سیلیکا فضاهای بین آنها را پر می‌کند.

کربنات و سیلیکا به ویژه برای دانشمندانی که به دنبال نشانه‌هایی از قابلیت سکونت باستانی هستند، جالب است. در زمین، هنگامی که آب با الیوین واکنش نشان می‌دهد، این فرآیند می‌تواند هیدروژنی تولید کند که برخی از میکروارگانیسم‌ها می‌توانند از آن به عنوان منبع انرژی استفاده کنند. همان واکنش‌ها همچنین می‌توانند کربنات و سیلیکا ایجاد کنند، مواد معدنی که قادر به حفظ بقایای فعالیت میکروبی گذشته هستند.

سه برخورد جداگانه با آب

محققان می‌توانند ترتیب تعامل آب با واحد Margin را بازسازی کنند، اگرچه هنوز نمی‌توانند دقیقاً مشخص کنند که هر قسمت چه زمانی اتفاق افتاده است.

اولین قسمت شناخته شده شامل آب‌های زیرزمینی غنی از دی اکسید کربن بود. هنگامی که این آب از طریق سنگ حرکت کرد، با الیوین واکنش نشان داد و کربنات را در داخل شکستگی‌ها در ارتفاعات پایین‌تر تولید کرد. در طول زمان، فرسایش برخی از مواد نرم اطراف را از بین برد و شکستگی‌های پر شده از کربنات سخت را به عنوان تپه‌ها برجسته کرد.

یک دوره دوم فعالیت آبی ممکن است با دریاچه باستانی که زمانی دهانه Jezero را پر کرده بود، مرتبط باشد.

"برخی از سنگ‌های واحد Margin حاوی سیلیکا نیز هستند،" گفت Eleni Ravanis، یک دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه هاوایی در مانوا و یکی از نویسندگان این مطالعه. "تبدیل الیوین به کربنات می‌تواند سیلیکا را پشت سر بگذارد و ما سیلیکای بیشتری را در سنگ‌هایی می‌بینیم که زیر خط آب قرار داشتند."

آب داغ بعداً آمد

یک قسمت سوم و بعدی به نظر می‌رسد شامل آب گرم زیرزمینی باشد.

در یک سایت در واحد Margin شرقی، پرسیورنس رگه‌های معدنی به ضخامت حدود 25 سانتی‌متر (10 اینچ) پیدا کرد. این رگه‌ها حاوی مواد معدنی از جمله سولفات کلسیم و فلوریت هستند.

وجود فلوریت یک سرنخ مهم در مورد شرایطی است که آنها را تولید کرده است. فلوریت معمولاً زمانی تشکیل می‌شود که آب گرم از طریق سنگ‌های آتشفشانی گردش کند، که نشان می‌دهد دهانه Jezero پس از تعاملات اولیه با آب‌های زیرزمینی و دریاچه، دوره‌ای از فعالیت آب گرم زیرزمینی را تجربه کرده است.

در مجموع، مشاهدات نشان می‌دهد که واحد Margin توسط یک محیط دریاچه واحد شکل نگرفته است. در عوض، به نقطه ملاقات چندین سیستم آبی مختلف تبدیل شده است که سنگ‌های یکسانی را در مراحل مختلف تاریخ مریخ تغییر داده‌اند.

"اگر یک چیز را در 10 سال کار با مریخ‌نوردها یاد گرفته باشم، این است که مریخ دائماً غافلگیری‌هایی را برای شما به ارمغان می‌آورد،" گفت Bedford. "بسیار نادر است که چیزها همانطور که از داده‌های مداری انتظار می‌رود باشند. امیدوارم این کار به تغییر نحوه دید دانشمندان از تاریخچه آب در دهانه Jezero و در سراسر مریخ کمک کند. در نهایت، امیدوارم به دانشمندان سیاره‌ای کمک کند تا آب و هوای در حال تغییر و قابلیت سکونت مریخ اولیه را بازسازی کنند."