لماذا تعتبر Jezero Crater المكان الأكثر إثارة على سطح المريخ؟

عندما تهبط المركبة الفضائية ناسا على سطح المريخ هذا الأسبوع، ستبدأ واحدة من أكثر المساعي العلمية طموحًا التي يمكن تخيلها: البحث عن دليل على أن الحياة قد تطورت في عالم غريب. العلماء متأكدون تمامًا من أنه لا يوجد شيء يعيش على المريخ الآن، لكنهم يعتقدون أنه من الممكن أن يكون هناك شيء في مرحلة ما من تاريخ الكوكب - وتزور المركبة المتجولة موقعًا يسمى Jezero Crater للتعلم أكثر.

ربما سمعت أن المثابرة هي البحث عن علامات الحياة القديمةوربما سمعت أنه يتجه إلى Jezero لأن هذا هدف رئيسي في هذا البحث.

ولكن لماذا يهتم العلماء بالذهاب إلى هذا الموقع بالذات؟ كيف يمكنك تخمين المكان الذي ربما تطورت فيه الحياة منذ ملايين أو مليارات السنين، على كوكب غريب؟ ما الذي يجعل جيزيرو مميزًا جدًا؟

تحدثنا إلى خبيرة جيولوجيا المريخ، كاتي ستاك مورغان من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، لمعرفة ذلك.

البحث عن الحياة مستمر

الرسم الرئيسي لفوهة Jezero هو رواسب الدلتا القريبة. منذ ملايين السنين، كان المريخ يحتوي على مياه سائلة وفيرة على سطحه، وكانت المناظر الطبيعية مليئة بالأنهار والوديان. وهذا يعني أن الفوهات مثل جيزيرو امتلأت بالماء، وعندما تدفقت المياه إلى الحفرة من النهر، شكلت دلتا مماثلة لدلتا المسيسيبي على الأرض.

تعد مناطق الدلتا أهدافًا رائعة للبحث عن علامات الحياة، لأنها توفر بيئة مريحة البيئة الملائمة لنشوء الحياة، وذلك لأنها تركز المواد العضوية بطريقة تسهل ظهورها يكشف.

ومع ذلك، مثل كل جانب من جوانب استكشاف المريخ، فالأمر ليس بهذه البساطة مثل العثور على هيكل يشبه الدلتا والبحث فيه. وذلك لأنه من الصعب معرفة تاريخ المياه على كوكب أصبح الآن جافًا للغاية.

وعند النظر إلى المؤشرات التي تشير إلى وجود مياه ذات يوم، فإن "السؤال الذي يطرح نفسه هو: هل كانت تلك المياه موجودة لفترة طويلة؟" وأوضح ستاك مورغان. ومن أجل تهيئة الظروف الملائمة لنشوء الحياة كما نفهمها، فإن أفضل الظروف هي المياه الدافئة الضحلة التي تبقى لآلاف السنين أو أكثر. إن طوفانًا قصيرًا من الماء يتبخر بسرعة لن يقطعه.

قارنت ستاك مورغان هذا الموقف بموقع في ولايتها، وادي الموت في كاليفورنيا. يكون الجو جافًا في الغالب هناك، لكنه يهطل المطر أحيانًا - وعندما يحدث ذلك، تبقى المياه في برك لبضعة أيام ويمكن أن تشكل هياكل تسمى المراوح الغرينية قبل أن تتبخر.

بعد أن يتبخر كل الماء، تبدو رواسب المروحية الغرينية تشبه إلى حد كبير رواسب الدلتا. ولكنها تتشكل من خلال فترات وجود الماء على السطح والتي تكون قصيرة جدًا بحيث لا تدعم نشوء الحياة. إذن هذا هو السؤال الكبير: عندما نرى هذه الأشكال المروحية على المريخ، هل هي دلتا أم مراوح غرينية؟

هذا هو المكان الذي يأتي فيه سلاح Jezero السري. تحتوي الحفرة على وادي منفذ، وهو وادٍ عميق منحوت بواسطة المياه التي تدفقت من الحفرة بمجرد امتلاءها وطفحها. وبسبب وجود وادي المخارج هذا، يمكن للباحثين أن يكونوا واثقين من أنه لم يكن هناك سوى القليل من الماء فيه جيزيرو: كان هناك ما يكفي لملء الحفرة وخروج الماء الزائد منها على مدى فترة طويلة من الزمن.

قال ستاك مورغان: "هذا ما يجعل Jezero مثيرًا للغاية بالنسبة لنا". "لأنه بالإضافة إلى وجود ما نعتقد أنه دلتا، لدينا أيضًا دليل لا يقبل الجدل على وجود بحيرة هناك، لأن لدينا وادي المخرج".

وادي المخرج هذا نادر بشكل خاص. هناك الكثير من الحفر الأخرى على سطح المريخ التي تبدو وكأنها دلتا، مثل حفرة غيل حيث تستكشف المركبة الفضائية كيوريوسيتي، لكن ليس لديها منافذ. ونتيجة لذلك، لا يمكن للباحثين التأكد تمامًا من أن ما يرونه هو في الحقيقة مؤشر على وجود الماء لفترة طويلة.

على النقيض من ذلك، في جيزيرو، يمكن للباحثين أن يكونوا واثقين من أن الحفرة امتلأت بالماء وفاضت، وأنها كانت تحتوي على الماء لفترة يشار إليها بفترة زمنية ذات أهمية جيولوجية. عندما يتعلق الأمر بمهمة اختيار مكان هبوط لـ Perseverance، قال ستاك مورغان: "هذا اليقين الإضافي هو ما ساعد في وضع Jezero على خط النهاية".

تهدف المثابرة إلى الهبوط مباشرة أمام هذه الدلتا لبدء البحث عن علامات الحياة.

علامات في الصخور

إذا وجدت المثابرة دليلاً على وجود حياة على المريخ، فمن غير المرجح أن تبدو وكأنها أحفورة كاملة لكائن معقد مثل ثلاثية الفصوص. ربما لم تتقدم الحياة على هذا الكوكب إلى هذا الحد في تطورها. بدلًا من ذلك، من المرجح أن يتخذ دليل الحياة شكل طبقة متحجرة من البكتيريا تسمى حصيرة ميكروبية.

وأوضح ستاك مورغان أن "الميكروبات قادرة على ترك علامات أكبر من المجهرية". "هذا واحد من الأشياء العظيمة عنهم."

لقد وجدنا حصائر ميكروبية متحجرة مماثلة على الأرض، والتي تشكل أشكالًا مميزة في الصخور في الطبقات بين الرواسب. هناك طرق أخرى غير عضوية يمكن أن تتشكل بها هذه الأشكال، لذلك ليس من السهل معرفة ما إذا كان شكل معين قد تشكل على وجه التحديد عن طريق الحياة. ولكن من خلال النظر إلى أدلة مثل سمك الطبقات المختلفة الموجودة أعلى وأسفل الحصيرة المحتملة وما إذا كانت هذه الطبقات متوافقة أم لا وبالنظر إلى ما يمكن توقعه من الظروف الفيزيائية، يمكن للجيولوجيين استنتاج ما إذا كان من المحتمل أن تكون قد خلقت عن طريق الحياة نماذج.

"إذا وجدنا مع المثابرة مرشحًا مقنعًا لحصيرة ميكروبية متحجرة، مع تناوب المواد العضوية في طبقات مختلفة، مع معادن مثل السيليكا أو الحديد، وهي معادن سنكتشفها". وقالت: "إذا كنا نعرف الميكروبات التي تحب استخدامها في عملياتها الحياتية والتمثيل الغذائي، ورأينا أن ذلك يتناوب بطريقة لم تكن متوقعة، سأكون سعيدة بذلك"، قبل أن تصحح. نفسها. "ليست سعيدة فحسب، بل سيكون هذا أقل ما يمكن قوله عن القرن! سأشعر وكأننا وجدنا علامة على وجود حياة قديمة على المريخ".

لغز الكربونات

الدلتا ليست المكان الوحيد الذي ستبحث فيه المثابرة عن الحياة. ميزة أخرى قريبة من مكان هبوط المركبة هي رواسب معادن الكربونات التي تم التعرف عليها من المدار. وتتكون هذه الأملاح من تفاعل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الجو مع الماء الموجود على السطح.

وأوضح ستاك مورغان: "لدينا أماكن على الأرض يحدث فيها هذا، مثل جزر البهاما". "عندما تفكر في جزر البهاما، تجد أنها مياه دافئة وضحلة تعج بالحياة المرجانية. وعلى الرغم من أننا لا نعلم بوجود شعاب مرجانية على المريخ، إلا أن هناك اهتمامًا مماثلًا بالكربونات كهدف لعلم الأحياء الفلكي لأنه إذا تشكلت الكربونات في الماء، فهذا قاطع دعم الحياة." ويشير وجود الكربونات إلى أن المياه الموجودة في حفرة جيزيرو لم تكن حمضية للغاية، وربما كانت بيئة مريحة لازدهار الحياة.

ليس هذا فحسب، بل تعتبر الكربونات أيضًا ممتازة في الحفاظ على علامات الحياة. لذا فإن البحث عبر هذه الرواسب يعد مكانًا رائعًا للبحث عن الحياة القديمة، ولكن هناك سؤال جيولوجي آخر على المحك أيضًا. يتكون الغلاف الجوي للمريخ بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون وكان أكثر سمكًا مما هو عليه اليوم، ونعلم أنه في وقت ما كان هناك ماء سائل وفير على السطح. لكن رواسب الكربونات على السطح نادرة. "لذلك كان هناك سؤال حول أين توجد كل الكربونات؟" قال ستاك مورغان. "إذا كان لدينا ذات يوم هذا الغلاف الجوي الأكثر سمكًا والغني بثاني أكسيد الكربون، فهناك مسألة الكربونات المفقودة."

إن العثور على إجابات لهذا السؤال يمكن أن يساعدنا في فهم تاريخ مناخ المريخ. "نحن ندرس الكربونات هنا على الأرض لمعرفة أشياء مثل: هل كان الجو دافئًا أم باردًا في عصر البروتيروزويك، قبل 3 مليارات سنة؟ وقالت إن الكربونات جيدة حقًا في الحفاظ على الإشارات المناخية. "لذا فإن الكربونات مثيرة حقًا بالنسبة لنا، سواء من منظور علم الأحياء الفلكي أو ارتباطها بالحياة، ولكن أيضًا كمسجلات لتطور المناخ القديم على المريخ."

جدول زمني لتاريخ المريخ

إن العثور على دليل على وجود حياة قديمة على كوكب آخر سيكون إنجازًا علميًا استثنائيًا، ولكن هناك المزيد مما يمكن أن يخبره جيزيرو للباحثين. أحد الألغاز الدائمة حول المريخ هو عمر تكويناته الصخرية، ومتى تختلف أحداث تاريخها الجيولوجي - مثل الفترة التي كان فيها الماء على سطحها - في الواقع حدث.

لمحاولة فهم التاريخ الجيولوجي للمريخ، ينظر الجيولوجيون إلى الحفر مثل جيزيرو، والتي تتكون من أحداث الاصطدام، وحاول وضع نموذج للعمر المحتمل للتأثيرات، استنادًا إلى الحفر الناتجة عن الارتطام التي لاحظناها في أماكن أخرى مثل قمر.

"نحن قادرون على تأريخها بالمعنى النسبي باستخدام التسلسل الزمني للحفرة من القمر والعينات التي أخذناها قال ستاك مورغان: "تم إحضارها من أبولو، لكن هذا شيء استقرائي طبقناه عليه المريخ. "هناك الكثير من الأسئلة حول متى حدثت الأشياء بالفعل على المريخ"

للإجابة على هذه الأسئلة، يسعى الجيولوجيون بشدة إلى الحصول على عينة من الصخور البركانية. يتشكل هذا عندما تتصلب الحمم المنصهرة وتحولها إلى صخرة صلبة، وهو أمر لا يقدر بثمن بالنسبة للتأريخ لأنه يمكنهم قراءة متى حدث هذا التحول من الحمم البركانية إلى الصخور. يمكن أن يعطي ذلك تاريخًا دقيقًا لأحداث مثل الاصطدامين اللذين أحدثا الحفرة.

جيزيرو لديها هذه الصخور البركانية بالقرب من دلتا النهر. لذا ستقوم المثابرة بجمع عينة وإغلاقها في أنبوب لإعادتها في نهاية المطاف إلى الأرض تحت الأرض برنامج عودة عينات المريخ، وسيتمكن الجيولوجيون أخيرًا من تحديد جدول زمني للمريخ تاريخ.

أقدم الصخور على المريخ أو الأرض

ومع ذلك، لا يمكننا التعرف على تاريخ المريخ فقط. قد نتعلم حتى عن تاريخ النظام الشمسي بأكمله.

كان المريخ نشطًا جدًا في تاريخه المبكر، ولا تزال هناك بعض الصخور القديمة للغاية مرئية على سطحه. يمكننا أن نرى بعضًا منها حول حافة فوهة جيزيرو في رواسب ضخمة بحجم منزل تسمى ميجابريشيا، والتي تم إطلاقها في الهواء بسبب الاصطدام الذي أحدث الحفرة. ويُعتقد أن عمر هذه الصخور يقارب أربعة مليارات عام، مما يجعلها ليس فقط من أقدم الصخور على المريخ، بل ربما أقدم من أقدم الصخور على الأرض.

وذلك لأن الأرض لديها باطن نشط، مع الصفائح التكتونية التي تعيد تدوير الصخور وتدمر الكثير من السجل الصخري. ومع ذلك، فإن المناطق الداخلية من المريخ غير نشطة تكتونيا، لذا فإن الصخور هناك تدوم لفترات أطول بكثير.

"على المريخ، يبلغ عمر 50% من الكوكب ثلاثة مليارات ونصف المليار سنة أو أكثر. قال ستاك مورغان: “هناك سجل واسع النطاق لوقت النظام الشمسي المبكر محفوظ على المريخ، وهو غير موجود هنا على الأرض”. "المريخ مكان رائع للذهاب إليه للتعرف على النظام الشمسي المبكر."

سحر جيزيرو

كل بيئة من البيئات المختلفة لديها ما تقدمه للباحثين: دلتا البحث عن الحياة القديمة، ورواسب الكربونات التعرف على المناخ المريخي والصخور البركانية لفترات التعارف في تاريخ المريخ وأقدم الصخور للتعرف على بدايات الطاقة الشمسية نظام.

تتمتع الدلتا بميزة أخرى مفيدة أيضًا، فهي مليئة بالصخور من مواقع أخرى حملها النهر. "تخدم الدلتا هذا الغرض العظيم حقًا وهو جمع عينات الصخور من مسافات بعيدة، خارج الحفرة. قال ستاك مورغان: “في بعض النواحي، قام النهر والدلتا بجمع الصخور نيابةً عنا”.

على الرغم من أن هذه الصخور لا تحتوي على السياق الذي يمكن أن تكون عليه العينة في الموقع، إلا أنها تسمح للباحثين بالحصول على معلومات لمحة عن تنوع الصخور القديمة التي كانت موجودة في منطقة أكبر بكثير مما يمكن للمركبة الجوالة أن تتخيله يستكشف.

وهذا هو سحر جيزيرو – فهي تحتوي على كل هذه الأهداف، والتي سيكون كل منها لا يقدر بثمن بمفرده، وكلها قريبة بما يكفي لتتمكن مركبة جوالة واحدة من زيارتها.

"أنت تجمع بين الكربونات والإمكانات التي تمتلكها، حيث تعتبر رواسب الدلتا ورواسب البحيرة مكانًا رائعًا للبحث عن علامات الحياة القديمة، ثم لديك الصخور البركانية. وقال ستاك مورغان: “كل هذا يقع ضمن اجتياز المركبة الجوالة المثابرة”. "لديك كل هذه الأشياء في متناول مهمة واحدة إلى المريخ."

الهبوط وشيك

نظرًا لكونه موقعًا مميزًا، قد تتساءل لماذا لم ترسل ناسا مركبة جوالة إلى Jezero من قبل - مثل المركبة الجوالة Curiosity التي تستكشف حاليًا حفرة Gale Crater. وذلك لأنه لم يكن من الممكن الوصول إلى Jezero في السابق بسبب ظروف الهبوط غير الآمنة. تتمتع Jezero بميزات مثل الكثبان الرملية والمنحدرات الشديدة والكثير من الصخور المتناثرة، والتي كان من شأنها أن تشكل خطرًا على هبوط المركبات الجوالة السابقة.

لكن المثابرة مسلحة بـ نظام الهبوط الجديد، والتي تسمى Terrain Relative Navigation، والتي تستخدم الكاميرا والخرائط الموجودة على متن الطائرة لتحديد مكان آمن للهبوط حتى وسط هذه المخاطر. لقد أصبحت تكنولوجيا الهبوط الآن متطورة للغاية بحيث يمكن للعلماء اختيار الموقع الأكثر إثارة للاهتمام للاستكشاف، ويمكن للمهندسين القول إنهم واثقون من قدرتهم على هبوط المركبة هناك.

ومع ذلك، لا يزال هبوط المركبة الفضائية عملية معقدة ومعقدة للغاية، حيث يتطلع الجميع إليها. قالت ستاك مورغان إنها كانت "متوترة" بشأن الهبوط، لكنها متحمسة للغاية لبدء المركبة الجوالة مهمتها.

ومع وجود الكثير من الاكتشافات المحتملة التي تقع على عاتق الأكتاف الروبوتية للمركبة، سنحرص أيضًا على تحقيق هبوط آمن ومهمة ناجحة.

توصيات المحررين

• رحلة كونية: الخدمات اللوجستية الصعبة المتمثلة في وضع الناس على المريخ
• إتقان الدفع: كيف سنوصل البشر إلى المريخ
• محطات توليد الطاقة على الكواكب الأخرى: كيف سنولد الكهرباء على المريخ
• حصاد الماء: كيف سيخلق المستوطنون المستقبليون المياه ويجمعونها على المريخ
• الزراعة الفلكية: كيف سنزرع المحاصيل على المريخ