چگونه ناسا بهترین مکان را برای فرود پرسویرنس روی مریخ پیدا کرد؟

زوميت

بروزرسانی 1399/05/12 - 13:57

چگونه ناسا بهترین مکان را برای فرود پرسویرنس روی مریخ پیدا کرد؟

زوميت/ دهانه‌ي جزرو، مقصد مريخ‌نورد پرسويرنس در سياره‌ي سرخ، در گذشته خاستگاه درياچه‌اي آب شيرين بود و ازاين‌رو مکاني اميدبخش براي يافتن شواهد از حيات مريخي محسوب مي‌شود.
در دو بخش پيشين داستان کاوشگر، سير ساخت هلي‌کوپتر اينجنيوتي (نبوغ) و مريخ‌نورد پرسويرنس (استقامت) را شرح داديم و دريافتيم که چگونه اين دو ربات پيشرفته‌ترين کاوشگرهاي فضايي ساخته‌شده تاکنون به‌شمار مي‌آيند. اما چگونه مي‌توان با استفاده از خودروي خودران کوچکي چون پرسويرنس، نشانه‌هاي حيات ميکروسکوپي را در جهاني بزرگ پيدا کرد؟

۱۶ سال پيش، کيلب فاست که بعدا از دانشگاه براون در آمريکا فارغ‌التحصيل شد، حفره‌اي جذاب را روي سطح مريخ شناسايي کرد. مريخ امروزه جهاني سرد و خشک است؛ اما شرايط هميشه اين‌گونه نبود. آن حفره که ازجمله مکان‌هايي با نشانه‌هاي آشکار حيات محسوب مي‌شود، وقتي سياره‌ي سرخ اقليمي گرم‌تر و مرطوب‌تر داشت، حاوي جريان آب مايع بود.

تصويري که مدارگرد اديسه‌ي ناسا از حفره ثبت کرد، مجراي آب مارپيچي خشک‌شده‌اي را نشان داد که به يک طرف از دهانه منتهي مي‌شد. در طرف ديگر دهانه، بخشي از ديواره دراثر فرسايش آبي تخريب شده بود. در بين اين دو عارضه، فرورفتگي مدور بزرگي وجود داشت. دکتر فاست که اکنون دانشمند سياره‌شناس در مرکز پرواز فضايي مارشال ناسا در هانتسويل آلاباما است، تنها راه تشکيل فرورفتگي را درياچه‌بودن آن در گذشته مي‌داند. اين درياچه‌ي باستاني با نام جزرو که دهانه‌اي با وسعت ۴۸ کيلومتر است، توقفگاه بعدي ناسا براي جستجوي نشانه‌هاي احتمالي حيات فرازميني در منظومه‌ي شمسي خواهد بود.
پرسويرنس کاوشگري مشابه با کيوراسيتي است؛ مريخ‌نوردي که هشت سال پيش در مريخ فرود آمد و بلافاصله نشانه‌هايي قطعي از درياچه‌اي سکونت‌پذير را شناسايي کرد. اما پرسويرنس به ابزارهاي مختلفي مجهز شده است که به‌منظور پاسخ به پرسش تکميلي پيچيده‌تري طراحي شده‌اند: آيا ممکن است زماني موجودات مريخي در سياره‌ي سرخ زندگي کرده باشند؟ دانشمندان تصميم گرفتند که جزرو بهترين مکان براي جستجوي حيات مريخي است.

هيچ‌کس انتظار ندارد که در اکتشاف پيش‌رو، معادل مريخي فسيل‌هاي دايناسورها، دندان کوسه يا صدف‌هاي دريايي يافت شود. اگر حيات در مريخ ظهور کرده باشد، احتمالا به آنچه در زمين اوليه وجود داشت، شباهت دارد؛ يعني ميکروب‌هاي تک‌سلولي در اقيانوس‌ها، درياچه‌ها و رودخانه‌ها. اين موجودات زنده‌ي ميکروسکوپي حتي روي زمين هيچ فسيل مشخصي از خود به جا نگذاشتند. درنتيجه، تشخيص شواهد اين حيات باستاني دشوار و به‌شدت بحث‌برانگيز است.
بااين‌حال، دانشمندان مريخ‌شناس تصور مي‌کنند که مي‌توانند الگوهايي را در سنگ‌ها شناسايي کنند که ممکن است حاصل فعاليت ميکروب‌ها باشند. آب مايع لازمه‌ي حيات است و جزرو ازجمله يکي از صدها درياچه‌ي پيشيني روي مريخ محسوب مي‌شود. عارضه‌اي که دانشمندان را به اين دهانه‌ي به‌خصوص جذب کرد، بستري بود که آب بيش از ۳/۵ ميليارد سال پيش درون آن به درياچه جريان داشت.
حتي در وضوح متوسط از تصوير مدارگرد اديسه، دکتر فاست بادبزني آبرفتي از خاک و گل را ديد که رودخانه به درون دهانه پاشيده بود. کندا لينچ، دانشمند در مؤسسه‌ي قمري و سياره‌اي در هيوستون مي‌گويد اين رسوب دلتايي در جزرو مي‌تواند دربردارنده‌ي نشانه‌هاي حيات از سه محيط متفاوت باشد: از جريان‌ها و درياچه‌هاي کوچک‌تر بالادست؛ از خود درياچه‌ي جزرو يا آب زيرزميني کشيده‌شده به سطح از زير مريخ. به‌گفته‌ي دکتر لينچ «ما مي‌دانيم که روي زمين آن نوع رسوبات موجودات زنده را حفظ مي‌کنند.»

مهندسان در مرکز فضايي کندي ناسا، ۳۹ لوله‌ي نمونه را به درون شکم مريخ‌نورد پرسويرنس وارد مي‌کنند.
همچنين درامتداد آنچه به‌نظر مي‌آيد خط ساحلي بوده باشد، رسوبات موادي معدني به‌نام کربنات ديده مي‌شود. کربنات مي‌تواند به سنگ‌آهک روي زمين شباهت داشته باشد که معمولا از رسوبات کف دريا تشکيل مي‌شود و اغلب مملو از فسيل‌ها است. هرچند واکنش‌هاي شيميايي بدون دخالت بيولوژي مي‌توانند کربنات را ايجاد کنند، به‌گفته‌ي دکتر لينچ «اين سرنخ کربناتي ممکن است نمايانگر نوعي حيات ميکروبي باشد.»

رسوبات ريز درياچه‌اي مي‌توانست خاستگاه مساعدي براي موجودات کوچک مريخي باشد.. دست‌کم روي زمين، لايه‌اي از ميکروب‌ها مي‌توانند در ته درياچه‌ها تشکيل شوند و اغلب به‌واسطه‌ي مايع مخاطي ترشح‌شده از جانداران به يکديگر بچسبند. اگر هرچيزي نظير اين لايه، درون درياچه‌ي واقع در جزرو زندگي مي‌کرد، مولکول‌هاي بيولوژيکي ميکروب‌هايش احتمالا تا امروز ديگر ازبين رفته‌اند؛ اما تشکيل لايه‌ها روي يکديگر ممکن است الگوهايي موج‌دار را در سنگ‌ها همانند نمونه‌هاي يافت‌شده روي سنگ‌هاي زميني به جا گذاشته باشد.

کاترين استک مورگان، دانشمند پروژه‌ي پرسويرنس درجريان کنفرانسي مطبوعاتي در ماه ژوئن گفت «اکنون اگر به آن سنگ نگاه بياندازيد، نمي‌توانيد با اطمينان بگوييد که آن الگو بالقوه ردپايي زيستي است. اما وقتي بافت‌ها و همچنين ترکيب شيميايي، کاني‌شناسي و توزيع کربن آلي را همبسته کنيد، مي‌توانيد نشان دهيد که آن سنگ تنها تحت تأثير حيات شکل گرفته است.»

دوربين و ميکروسکوپ نصب‌شده روي مريخ‌نورد قادر به ديدن چنين الگوهايي هستند. ابزار ديگر که جرياني از پرتوهاي ايکس را به درون سنگ شليک مي‌کند، مي‌تواند عناصر درون هر لايه را اندازه بگيرد و به تشخيص اين امر کمک کند که آيا اين لايه‌ها از مواد معدني متفاوت يا صرفا لکه‌هاي سطحي تشکيل شده‌اند. همچنين بخشي از مأموريت پرسويرنس، جمع‌آوري قطعاتي از سنگ‌هايي است که فضاپيمايي ديگر آن‌ها را به زمين خواهد برد. سپس دانشمندان مي‌توانند با دقت بي‌سابقه به نمونه‌ها نگاه بياندازند و به‌دنبال نشانه‌هايي از حيات پيشيني بگردند.

۶ سال پيش، دانشمندان مريخ‌شناس بحث درباره‌ي مقصد مريخ‌نورد بعدي را با انتخاب بيش از ۳۰ کانديدا آغاز کردند. دانشمندان همانند دفاع وکلا از پرونده‌هاي قضايي، براي هر گزينه استدلال‌هاي خود را ارائه دادند. کانديداهاي ديگر نيز مکان‌هايي نام‌گذاري‌شده بودند؛ نظير ابرس والده (ديگر درياچه‌ي خشک‌شده با دلتاي حفظ‌شده)، هولدن (دهانه‌ي برخوردي قديمي که پيش‌تر درياچه‌اي بزرگ بود) و مارت واليس (دره‌اي اسرارآميز با رطوبت احتمالي در گذشته اما بدون هيچ نشانه‌اي از منشاء آب ورودي به آن).

تيموتي گاج، استاد علوم زمين در دانشگاه تگزاس آستين درجريان کارگاه‌هاي گفت‌وگو درباره‌ي محل فرود، به‌دفاع از جزرو برخاست. او تلاش کرد دريابد آيا مي‌توان مواد معدني را در رسوبات دلتا شناسايي کرد و به منشاء بالادستي آن‌ها پي برد يا نه. اگر اين امر امکان‌پذير بود، آنگاه دکتر گاج مي‌توانست بررسي کند که آيا مواد معدني درطول مسير متحمل تغييرات شيميايي شدند يا قطعاتي از سنگ‌هايي بودند که صرفا از سنگ‌هاي بستر بيرون‌زده جدا و به‌کلي بدون تغيير درون دهانه ته‌نشين شدند.

مريخ‌نورد اسپيريت در سال ۲۰۰۵ از پايين ديواره‌ي دهانه‌ي گوسف، اين تصوير از غروب خورشيد را در مريخ ثبت کرد. منطقه‌ي کلمبيا هيلز که اين دهانه در آن واقع شده است، کانديداي نهايي درنظرگرفته‌شده براي محل فرود پرسويرنس بود.

دکتر فاست دو دلتاي جريان‌يافته به درون جزرو را شناسايي کرد: يک نمونه‌ي برجسته‌ي بزرگ در غرب و نمونه‌اي کوچک‌تر و فرسايش‌يافته‌تر در ديواره‌ي شمالي. دکتر گاج دريافت که اين دو دلتا حاوي مواد معدني متفاوت هستند که نشان‌دهنده‌ي منشاء متفاوت رسوبات است.

وجود خاک رس، مواد معدني و کربناتي که معمولا با برهم‌کنش با کربن دي‌اکسيد و آب مايع تشکيل مي‌شود، به‌وضوح نشان مي‌دهد جزرو درياچه‌ي آب شيريني بود که چندان خاصيت قليايي يا اسيدي بالايي نداشت؛ بدين معنا که مي‌توانست مکاني مساعد براي پشتيباني از حيات باشد. بتاني المان، استاد مؤسسه‌ي فناوري کاليفرنيا، ابتدا جزرو را به‌عنوان محل فرود احتمالي مطرح کرد؛ اما بعدا پيشنهاد داد که دکتر گاج در کارگاه بازبيني محل‌هاي فرود، دلايلش را براي انتخاب جزرو ارائه دهد. در سال ۲۰۱۷، دانشمندان مأموريت پرسويرنس، تعداد کانديداها را به سه مورد کاهش دادند و درنهايت جزرو شرايط لازم را کسب کرد.

دو محل ديگر، منطقه‌ي کلمبيا هيلز در دهانه‌ي گوسف که مريخ‌نورد اسپيريت ناسا آن را کاوش کرد و محدوده‌اي آتشفشاني باستاني به‌نام سيرت شمال شرقي بود که چشمه‌هاي آب گرم و برف ذوب‌شده داشت و بالقوه محيطي مناسب براي برخي ميکروب‌ها به‌شمار مي‌رفت. تيم علمي بعدا کانديداي نهايي چهارمي اضافه کرد که به‌دليل قرارگيري تقريبي بين جزرو و سيرت شمال شرقي با عنوان غيررسمي ميان‌راه ناميده شد. ميان‌راه خصوصيات زمين‌شناسي مشابه با سيرت شمال شرقي دارد؛ اما به‌قدر کافي به جزرو نزديک است تا اگر پرسويرنس به‌اندازه‌ي کافي دوام آورد، بتواند هر دو مکان را کاوش کند و بدين وسيله تيم مأموريت با يک تير دو نشان بزند. پس از آخرين کارگاه در اکتبر ۲۰۱۸، ناسا تصميمش را گرفت.

در ماه فوريه، به‌عنوان بخشي از آماده‌سازي‌هاي مأموريت، دانشمندان چگونگي استفاده از پرسويرنس به‌منظور جست‌وجو براي نشانه‌هاي حيات روي مريخ را تمرين کردند. البته، مريخ‌نورد و ابزارهايش نه روي مريخ بودند و در زمين دردسترس. درعوض از درياچه‌ي واکر در نوادا که بخشي از آن ده‌ها هزار سال پيش خشک شده بود، به‌عنوان بدل دهانه‌ي جزرو استفاده شد. در طول دو هفته، تيمي متشکل از هفت نفر نقش مريخ‌نورد را ايفا کردند تا تصاوير و داده‌ها را گرد‌آوري کنند.

هر روز، تيمي از ۱۵۰ دانشمند (برخي از آزمايشگاه پيش‌رانش جت ناسا در کاليفرنيا و ديگران از سرتاسر دنيا)، تصاوير و داده‌هاي روز قبل را بازبيني و با مجموعه‌اي تازه از مشاهدات علمي روبه‌رو شدند. اگر سمت يک صخره جذاب به‌نظر مي‌رسيد، دانشمندان ممکن بود بخواهند نگاهي نزديک‌تر به آن داشته باشند. بخش‌هايي از درياچه‌ي واکر مملو از استروماتوليت بود؛ ساختارهايي لايه‌لايه که حاوي الگوهاي موج‌دار به‌جامانده از فعاليت‌هاي ميکروبي است.

دانشمندان خارج از محدوده، دستورالعمل‌ها را به نوادا ارسال مي‌کردند؛ جايي که تيم هفت‌نفره قصد داشت فعاليت‌هايي را شبيه‌سازي کند که مريخ‌نورد در سياره‌ي سرخ برعهده خواهد گرفت. دستورالعمل‌ها شامل گرفتن يک ابزار دستي پرتو ايکس به سمت سنگ‌ها به‌منظور توليد داده‌هاي مشابه با ابزار پرسويرنس و غلتاندن دستگاهي کالسکه‌مانند بود که راداري براي نفوذ به زمين داشت.

دانشمندان در فوريه‌ي ۲۰۲۰، مأموريت پرسويرنس را در بستر درياچه‌ي واکر در نوادا شبيه‌سازي کردند (راست). سنگ‌هاي رسوبي لايه‌لايه‌ي استروماتوليت در بستر درياچه درجريان آزمايش ميداني در نوادا (چپ).

براي ديدن نشانه‌اي احتمالي از موجودات باستاني مريخي بايد همچنان مدت‌ها منتظر بمانيم. پرسويرنس پنجشنبه برفراز راکت اتلس ۵ از کيپ کاناورال آمريکا پرتاب شد و تقريبا ۷ ماه ديگر در ۲۹ بهمن به مريخ خواهد رسيد و پس از گذراندن فرايندي بسيار خطرناک و دلهره‌آور روي سطح سياره‌ي سرخ فرود خواهد آمد.