כיווני הסלע של מאדים מפוענח – צעד מכריע בהבנת ההיסטוריה הגיאולוגית של מאדים והפוטנציאל לחיים עתיקים

MIT גיאולוגים פותחים את הכיוון של סלעי מאדים שנאספו על ידי נאס"אהרובר של Perseverance. הדגימות ה"מכוונות", הראשונות מסוגן מכל כוכב לכת, יכולות לשפוך אור עליהן מַאְדִיםשדה מגנטי עתיק.

בזמן שהוא מסתובב סביב אגם עתיק על מאדים, הרובר Perseverance של נאס"א מרכיב אוסף סלעים מיוחד במינו. החוקר בגודל מכונית קודח באופן שיטתי אל פני השטח של הכוכב האדום ושולף ליבות של סלע יסוד שהוא אוגר בצינורות טיטניום יציבים. מדענים מקווים להחזיר יום אחד את הצינורות לכדור הארץ ולנתח את תוכנם לאיתור עקבות של חיים מיקרוביאליים משובצים.

מאז שהוא נגע לפני השטח של מאדים בשנת 2021, הרובר מילא 20 מתוך 43 הצינורות שלו בליבות של סלע יסוד. כעת, גיאולוגים של MIT קבעו מרחוק מאפיין מכריע של הסלעים שנאספו עד כה, מה שיעזור למדענים לענות על שאלות מפתח על העבר של כדור הארץ.

פריצת דרך בהתמצאות בסלע

במחקר שפורסם ב-4 במרץ בכתב העת מדעי כדור הארץ והחלל, צוות MIT מדווח כי הם קבעו את הכיוון המקורי של רוב דגימות הסלע שנאספו על ידי הרובר עד כה. על ידי שימוש בנתונים ההנדסיים של הרובר עצמו, כמו מיקומו של הרכב והמקדחה שלו, המדענים יכלו להעריך את הכיוון של כל דגימה של סלע לפני שהיא נקדח מקרקע המאדים.

התוצאות מייצגות את הפעם הראשונה שמדענים מכוונים דגימות של סלע בכוכב אחר. ניתן ליישם את השיטה של ​​הצוות על דגימות עתידיות שהרובר אוסף כשהוא מרחיב את חקר מחוץ לאגן העתיק. חיבור של כיוונם של סלעים מרובים במקומות שונים יכול לתת למדענים רמזים לתנאים על מאדים שבהם הסלעים נוצרו במקור.

השלכות על מדעי מאדים

"יש כל כך הרבה שאלות מדעיות שמסתמכות על היכולת לדעת את האוריינטציה של הדגימות שאנו מביאים בחזרה ממאדים", אומר מחבר המחקר אליאס מנסבך, סטודנט לתואר שני במחלקה למדעי כדור הארץ, האטמוספירה והפלנטריה של MIT.

"הכיוון של סלעים יכול להגיד לך משהו על כל שדה מגנטי שהיה קיים על הפלנטה", מוסיף בנג'מין וייס, פרופסור למדעי הפלנטה ב-MIT. "אתה יכול גם ללמוד כיצד מים ולבה זרמו על הפלנטה, את כיוון הרוח העתיקה ותהליכים טקטוניים, כמו מה התרוממו ומה שקע. אז זה חלום להיות מסוגל לכוון את הסלע על כוכב אחר, כי זה הולך לפתוח כל כך הרבה חקירות מדעיות".

המחברים המשותפים של וייס ומנסבך הם טנג'ה בוסק וג'ניפר פנטרס ב-MIT, יחד עם משתפי פעולה במוסדות רבים, כולל מעבדת הנעת סילון ב-Caltech.

שינוי עמוק

רובר Perseverance, שזכה לכינוי "פרסי", חוקר את רצפת מכתש Jezero, מכתש פגיעה גדול מרובד בסלעי בטן, שייתכן שהושקעו מהתפרצויות געשיות בעבר, כמו גם סלעי משקע שנוצרו ככל הנראה מיובש זמן רב. נהרות שניזונו לאגן.

"מאדים היה פעם חם ורטוב, וקיימת אפשרות שהיו שם חיים בבת אחת", אומר וייס. "עכשיו קר ויבש, ומשהו עמוק כנראה קרה על הפלנטה."

מדענים רבים, כולל וייס, חושדים שמאדים, כמו כדור הארץ, הכיל בעבר שדה מגנטי שהגן על כוכב הלכת מרוח השמש של השמש. ייתכן שהתנאים אז היו נוחים למים ולחיים, לפחות לזמן מה.

"ברגע שהשדה המגנטי נעלם, רוח השמש של השמש – זו פְּלַסמָה שמרתיח את השמש ונע מהר יותר ממהירות הקול – פשוט נחבט באטמוספירה של מאדים ואולי הסיר אותה במשך מיליארדי שנים", אומר וייס. "אנחנו רוצים לדעת מה קרה ולמה".

הסלעים מתחת לפני השטח של מאדים מחזיקים כנראה תיעוד של השדה המגנטי העתיק של כוכב הלכת. כאשר סלעים נוצרים לראשונה על פני כוכב הלכת, כיוון המינרלים המגנטיים שלהם נקבע על ידי השדה המגנטי שמסביב. הכיוון של הסלעים יכול, אם כן, לעזור לחזור על הכיוון והעוצמה של השדה המגנטי של כוכב הלכת וכיצד הוא השתנה עם הזמן.

מכיוון שהרובר Perseverance אסף דגימות של סלע יסוד, יחד עם קרקע ואוויר, במסגרת משימת החקר שלו, חיפשו וייס, שהוא חבר בצוות המדע של הרובר, ומנסבך דרכים לקבוע את הכיוון המקורי של הסלע של הרובר. דגימות כצעד ראשון לקראת שחזור ההיסטוריה המגנטית של מאדים.

"זו הייתה הזדמנות מדהימה, אבל בהתחלה לא הייתה דרישת משימה לכוון את הסלע", מציין מנסבך.

זרום עם זה

במשך מספר חודשים, מנסבך ווייס נפגשו עם מהנדסי נאס"א כדי לגבש תוכנית כיצד להעריך את הכיוון המקורי של כל דגימת סלע לפני שהיא נקדח מהאדמה. הבעיה הייתה קצת כמו לחזות לאיזה כיוון מצביע עיגול קטן של עוגת דפים, לפני שסובב חותכן עוגיות עגול כדי לשלוף חתיכה. באופן דומה, כדי לדגום את הסלע, התמדה מחלצת מקדחה בצורת צינור לתוך הקרקע בזווית מאונכת, ואז מושכת את המקדחה ישירות החוצה, יחד עם כל סלע שהוא חודר.

כדי להעריך את כיוון הסלע לפני שהוא נקדח מהאדמה, הצוות הבין שהם צריכים למדוד שלוש זוויות, ההאדה, האזימוט והגלגול, הדומות לגובה הגובה, הפיהוק והגלגול של סירה. ההאד הוא בעצם ההטיה של המדגם, בעוד שהאזימוט הוא הכיוון המוחלט שאליו המדגם מצביע ביחס לצפון האמיתי. הגליל מתייחס לכמה דגימה חייבת להסתובב לפני החזרה למיקומה המקורי.

בשיחה עם מהנדסים בנאס"א, הגיאולוגים של MIT גילו ששלוש הזוויות שהם דרשו קשורות למדידות שהרובר לוקח בעצמו במהלך הפעילות הרגילה שלו. הם הבינו שכדי להעריך את ההאד והאזימוט של דגימה הם יכולים להשתמש במדידות של הרובר לגבי כיוון המקדחה, מכיוון שהם יכולים להניח שהטיה של המקדחה מקבילה לכל דגימה שהוא שולף.

כדי להעריך את גלגולה של דגימה, הצוות ניצל את אחת המצלמות המשולבות של הרובר, המצלמת תמונה של המשטח שבו המקדחה עומדת לדגום. הם טענו שהם יכולים להשתמש בכל מאפיינים מבחנים בתמונת פני השטח כדי לקבוע כמה הדגימה תצטרך להסתובב כדי לחזור לכיוון המקורי שלה.

במקרים שבהם פני השטח לא נשא מאפיינים בולטים, הצוות השתמש בלייזר המשולב של הרובר כדי ליצור סימן בסלע, בצורת האות "L", לפני שקידוח דגימה – מהלך שאליו התייחסו בבדיחות זמן בתור הגרפיטי הראשון על כוכב אחר.

על ידי שילוב של כל נתוני המיקום, ההתמצאות וההדמיה של הרובר, הצוות העריך את הכיוונים המקוריים של כל 20 דגימות הסלע של מאדים שנאספו עד כה, בדיוק השווה לכיוון הסלעים בכדור הארץ.

"אנחנו יודעים את הכיוונים בטווח של 2.7 מעלות אי ודאות, וזה טוב יותר ממה שאנחנו יכולים לעשות עם סלעים בכדור הארץ", אומר מנשבך. "אנחנו עובדים עכשיו עם מהנדסים כדי להפוך את תהליך ההתמצאות הזה לאוטומטי כך שניתן יהיה לעשות אותו עם דוגמאות אחרות בעתיד."

"השלב הבא יהיה המרגש ביותר", אומר וייס. "הרובר ייסע מחוץ למכתש כדי להשיג את הסלעים העתיקים ביותר הידועים על מאדים, וזו הזדמנות מדהימה להיות מסוגל לכוון את הסלעים האלה, ובתקווה לחשוף הרבה מהתהליכים העתיקים האלה."

מחקר זה נתמך, בין השאר, על ידי נאס"א ותוכנית המדען המשתתף במאדים 2020.