علم الفضول للتو أن Gale Crater ربما كانت تمتلك بحيرة مالحة شاسعة

بحيرة ضحلة بها قضبان رملية ولا توجد علامات واضحة للحياة حولها ، مع وجود جبال في الخلفية تحت سماء زرقاء.

مسطح ملح Quisquiro في ألتيبلانو ، أمريكا الجنوبية. يعتقد العلماء أن هذا قد يكون مشابهًا للبحيرة (البحيرات) التي كانت موجودة في Gale Crater على المريخ. الصورة عبر مكسيم بوشاروف /ناسا.

قبل بضعة مليارات من السنين ،غيل كريترعقد على سطح المريخ بحيرة أو سلسلة من البحيرات. حتى أنه كان هناك نهر يغذي هذه البحيرة ذات مرة. هذا هو استنتاج العلماء الذين يعملون ببيانات من وكالة ناساتجوال الفضولعلى سطح المريخ ، والتي هبطت داخل Gale Crater في أغسطس 2012 وتستكشف المنطقة منذ ذلك الحين. الآن ، أضافت دراسة جديدة لبيانات كيوريوسيتي أجراها علماء ناسا المزيد من القطع إلى أحجية ما كانت عليه الظروف على المريخ القديم.

ناساأعلنالدراسة في 19 مايو 2020مراجعة الأقرانورقة تفصل هذه النتائج كانتنشرتيوم 27 يناير في المجلةطبيعة سجية.

تأتي النتائج من تحليل شامل للبيانات من تجربة متعددة السنوات على متن المركبة الجوالة ، في مختبر كيميائي يسمى تحليل العينات في المريخ (سام). قامت SAM بتحليل الكيمياء والمعادن في عينات الصخور ، بما في ذلكمركبات العضوية- اللبنات الأساسية للحياة - لتحديد قابلية السكن لهذا الجزء من المريخ في وقت مبكر من تاريخه. أكد هذا الاختبار سابقًا وجود مياه سائلة وفيرة في الماضي ، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية المحفوظة في صخور المريخ.

رسم تخطيطي ملون لطبقات سطح المريخ مع أسهم كبيرة وشروح نصية.

رسم تخطيطي لدورة الكربون المقترحة على المريخ. مع قلة المياه وعدم وجود حياة سطحية وفيرة على الكوكب ، تختلف الدورة تمامًا عن تلك الموجودة على الأرض. الصورة عبر Lance Hayashida / Caltech /ناسا.

أداة ميكانيكية وكهربائية معقدة في المختبر - إطار ذهبي اللون مليء بالمكونات والأسلاك.

أداة SAM في مركز جودارد لرحلات الفضاء (GSFC) ، قبل وضعها على كيوريوسيتي لرحلة إلى المريخ. صورة عبرناسا/ GSFC.

وجد التحليل الأخير دليلاً على وجود بحيرة سابقة مغطاة بالجليد في Gale Crater ، يُعتقد أنها كانت موجودة في فترة أكثر برودة بين فترتين زمنيتين أكثر دفئًا.هيذر فرانز، عالم الكيمياء الجيولوجية في مركز جودارد لرحلات الفضاء (GSFC) الذي قاد الدراسة الجديدة ، قال في أبيان:



في مرحلة ما ، لا بد أن بيئة سطح المريخ قد مرت بمرحلة انتقالية من كونها دافئة ورطبة إلى كونها باردة وجافة ، كما هي الآن ، ولكن بالضبط متى وكيف حدث ذلك لا يزال لغزًا.

تدعم الأدلة فكرة أن مناخ المريخ يتناوب بين أكثر دفئًا وبرودة قبل أن يصبح أخيرًا باردًا وجافًا بشكل دائم كما نراه اليوم. التغييرات فيالميل المحوريللكوكب والنشاط البركاني يمكن أن يلعب دورًا رئيسيًا في عدم الاستقرار هذا. في الواقع ، تظهر التغيرات الكيميائية والمعدنية في صخور المريخ هذا أيضًا ، حيث تشكلت بعض طبقات الصخور في ظروف أكثر دفئًا ، لكن بعضها الآخر في المناخات الباردة.

حفرة مستديرة كبيرة في منظر طبيعي برتقالي محمر مليء بالمياه وتحيط بها حواف فوهة البركان.

مفهوم الفنان لـ Gale Crater عندما ملأته بحيرة قبل بضعة مليارات من السنين. كان لدى روفر كيوريوسيتي دليل سابق على وجود بحيرة أو سلسلة من البحيرات بمرور الوقت. تشير دراسة جديدة الآن إلى أنه من الممكن أن تكون البحيرة مغطاة بالجليد خلال فترات المناخ الأكثر برودة. صورة عبرناسا/ JPL-Caltech / ESA / DLR / FU Berlin / MSSS.

إذن كيف وجدت فرانز وفريقها دليلًا على وجود بحيرة مغطاة بالجليد؟

على مدى خمس سنوات ، جمعت كيوريوسيتي 13 عينة من الصخور والغبار. من هذه الغازات ، تم استخراج ثاني أكسيد الكربون والأكسجين داخل SAM. تم تسخين كل عينة إلى 1650 درجة فهرنهايت (900 درجة مئوية) ، من أجل تحرير الغازات المحاصرة. قدمت درجات حرارة فرن SAM في ذلك الوقت أدلة على أنواع المعادن التي كانت تأتي منها الغازات. قدم هذا نظرة ثاقبة لدورة الكربون في المريخ ، حيث يتم تبادل الغاز بين سطح المريخ والصخور السطحية والقلنسوات القطبية والمياه والغلاف الجوي. بينما لا يزال كوكب المريخ يتمتع بدورة كربون حتى اليوم ، إلا أنه يختلف كثيرًا عن دورة كوكب الأرض ، نظرًا لقلة المياه فيه وعدم وجود حياة سطحية وفيرة. كمابول محافي، محقق رئيسي في SAM ،شرح:

ومع ذلك ، فإن دورة الكربون لا تزال تحدث ولا تزال مهمة لأنها لا تساعد فقط في الكشف عن معلومات حول مناخ المريخ القديم. إنه يوضح لنا أيضًا أن كوكب المريخ هو كوكب ديناميكي يقوم بتدوير العناصر التي تشكل اللبنات الأساسية للحياة كما نعرفها.

لا يبدو أن كوكب المريخ يحتوي على الكثيركربوناتاليسار - المعادن المكونة من الكربون والأكسجين - والتي ستكون دليلًا على أن المريخ كان يتمتع بجو أكثر سمكًا ، وربما يكون في الغالب ثاني أكسيد الكربون مثل اليوم. ستكون هناك حاجة لمثل هذا الغلاف الجوي للمساعدة في تفسير كيف كان للكوكب في يوم من الأيام بحيرات وأنهار طويلة الأمد. ولكن ، على الرغم من أن الكربونات قد تكون قليلة حيث هبطت كيوريوسيتي ، فإن تلك التي عثر عليها حتى الآن قدمت أدلة قيمة حول مناخ المريخ القديم.

مجموعتان دوارتان من العصي تربطان كرات صغيرة ، تمثلان جزيئات بسيطة ، وشروحًا نصية.

مقارنة جزيء كربونات وجزيء أكسالات. الصورة عبر جيمس ترالي /ناسا/ مركز جودارد لرحلات الفضاء.

من خلال فحصالنظائرمن الأكسجين وثاني أكسيد الكربون - نسخ مختلفة من كل عنصرالكتل الجزيئية- يمكن للعلماء معرفة العمليات الكيميائية التي شاركت في تكوين الصخور ، بما في ذلك ما إذا كان هناك أي نشاط بيولوجي متضمن ، كما يحدث على الأرض. أظهر التحليل أنه في بعض الكربونات ، كانت نظائر الأكسجين أخف من تلك الموجودة في الغلاف الجوي للمريخ.

لماذا هذا مهم؟ ويشير إلى أن الكربونات تشكلت في بحيرة باردة يرجح أنها مغطاة بالجليد. إذا كانت الكربونات قد تشكلت في بحيرة أكثر دفئًا ، فيجب أن تكون النظائر أثقل قليلاً من نظائر الهواء. يقول الباحثون إن الجليد ربما امتص نظائر الأكسجين الثقيلة ، تاركًا وراءه نظائر أخف وزنا يمكن العثور عليها في النهاية في الكربونات.

هذا أمر محير ، لأنه قد يعني أن الغلاف الجوي كان لا يزال أرق مما كان يعتقد. ولكن بدون وجود غلاف جوي أكثر سمكا ودفئا ، كيف يمكن أن تكون هناك بحيرات وأنهار وربما حتى محيط نصف الكرة الشمالي في ذلك الوقت ، كما أظهرت دراسات أخرى؟

قد تكون الإجابة على شكل معادن تسمىأكسالات. تشير فرانز وفريقها إلى أن بعض الكربون ربما تم تخزينه في أكسالات بدلاً من كربونات. كانت درجات الحرارة التي تم عندها إطلاق ثاني أكسيد الكربون من بعض العينات داخل SAM منخفضة جدًا بالنسبة للكربونات ، ولكنها مناسبة تمامًا للأكسالات. تدعم نسب نظائر الكربون والأكسجين هذه الفرضية أيضًا.

باسم، المرأة الشابة، ب، شعر حتى الكتف، أيضا، الملصقات، إلى داخل، الخلفية

هيذر فرانز في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، والتي قادت الدراسة الجديدة. الصورة عبر وكالة ناسا /GSFC.

إذا كان من الممكن إثبات أن الأوكسالات متورطة ، فسيكون ذلك مثيرًا للاهتمام ، لأنها أكثر المعادن شيوعًا التي تنتجها الحياة النباتية على الأرض ، والتي تم تصنيعها عن طريق أكسدة غير مكتملة لـالكربوهيدرات. هذا في حد ذاته لن يثبت وجود الحياة في المريخ المبكر ، حيث يمكن أيضًا إنتاجها عن طريق تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع المعادن السطحية (المحفزات العضوية أو غير العضوية) والماء وأشعة الشمس. تسمى هذه العملية 'الاستهزاء' بعملية التمثيل الضوئيالتمثيل الضوئي اللاأحيائي. قد يكون هذا قد مهد الطريق أمام الميكروبات على الأرض لعملية التمثيل الضوئي الفعلية.

سيكون من الضروري إجراء تحليل إضافي لهذه العينات وعينات SAM المستقبلية لمعرفة الدور الذي تلعبه الأكسالات ، إن وجد. القادمروفر المثابرةمهمة لبحيرة كريتر، المقرر إطلاقه هذا الصيف ، يجب أن يكون قادرًا على إلقاء المزيد من الضوء على نتائج كيوريوسيتي. Jezero Crater يشبه Gale Crater من حيث أنه يستخدم أيضًا لاحتواء بحيرة ، ولا تزال الدلتا القديمة مرئية بوضوح حيث تم إفراغ النهر مرة واحدة في البحيرة. تم تصميم المثابرة للبحث على وجه التحديد عن أدلة على وجود حياة جرثومية قديمة على المريخ ، لذلك سيكون من المثير للاهتمام للغاية رؤية ما تجده.

خلاصة القول: تقدم دراسة جديدة لنتائج المركبة Curiosity دليلاً على وجود بحيرة مغطاة بالجليد كانت موجودة في Gale Crater على المريخ.

المصدر: المواد العضوية الأصلية والخارجية ودورات سطح-الغلاف الجوي المستخلصة من نظائر الكربون والأكسجين في فوهة غيل

عبر وكالة ناسا