43 دقیقه
وقتی مریخنورد کنجکاوی ناسا بهطور تصادفی تودهٔ ظاهراً سادهای از سنگ را در کف درهٔ گدیز له کرد، درونیِ آن یک جایزهٔ روشن و غیرمنتظره را نمایان ساخت: بلورهای زرد خالصِ عنصر گوگرد. این کشف نگرش دانشمندان را نسبت به شیمی محلی مریخ تغییر میدهد و پرسشهای تازهای دربارهٔ تاریخ زمینشناسی سیارهٔ سرخ مطرح میسازد.
فاششدن تصادفی: چگونه یک چرخ نقش زمینشناس را بازی کرد
در مهٔ ۲۰۲۴، کنجکاوی — مریخنوردی به جرم حدود ۸۹۹ کیلوگرم که در دهانهٔ گیل جولان میدهد — روی یک تودهٔ شکنندهٔ معدنی غلتید که بلافاصله زیر چرخهایش فرو ریخت. دوربینها و طیفسنجها بخش تازهٔ نمایانشده را ضبط کردند: بلورهای زرد واضحی که بهعنوان گوگرد عنصری (عنصریِ گوگرد، یا brimstone) شناسایی شدند. در حالی که کانیهای سولفات در سراسر مریخ رایجاند، یافتن گوگرد در شکل خالص و عنصریِ آن برای این ناحیهٔ خاص سیاره بیسابقه است.
گوگردی که کنجکاوی روی مریخ پیدا کرد
چیزی که این کشف را برجسته میکند نه تنها خودِ گوگرد، بلکه زمینهٔ حضور آن است: گدیز ولیس بهنظر میرسد از سنگهای دیگری پر شده که شبیه همان تودهٔ سالمی هستند که کنجکاوی بهطور تصادفی آن را شکست. این الگو نشان میدهد که گوگرد عنصری ممکن است محلیتر و فراوانتر از آن باشد که پیشتر تصور میشد — احتمالیتی که نیازمند توضیح و بررسی دقیقتری است.
چرا وجود گوگرد خالص زمینشناسی را شگفتزده میکند
گوگرد در مریخ اغلب بهصورت سولفاتها مشاهده میشود: کانیهایی که زمانی شکل گرفتهاند که گوگرد با اکسیژن و سایر عناصر در حضور آب ترکیب شده و سپس با تبخیر آب بهصورت غلظتیافته باقی ماندهاند. حضور سولفاتها یکی از شواهد مهم بوده که نشان میدهد مریخ در گذشته میزبان آب مایع و شرایط شیمیایی قابل سکونت بوده است.
اما گوگرد خالص و عنصری تحت شرایط محدودتری شکل میگیرد. روی زمین، معمولاً اطراف بخاریهای آتشفشانی (fumaroles)، سرچشمههای هیدروترمال و یا در واکنشهای شیمیایی که در آنها هیدروژن سولفید اکسید میشود و گوگرد باقی میگذارد، دیده میشود. این فرآیندها معمولاً نیازمند دما، شرایط اکسایش-کاهش (redox) و ترکیب گازی خاصی هستند. هیچ یک از مدلهای پذیرفتهشده برای گدیز ولیس پیشبینیِ تشکیل یا تهنشینی گوگرد عنصری در رسوبات قابلرؤیت و نزدیک به سطح را نکرده بودند.
«یافتن یک میدان از سنگهای ساختهشده از گوگرد خالص شبیه پیداکردن یک واحه در بیابان است،» گفت اشوین واساوادا، دانشمند پروژهٔ کنجکاوی در آزمایشگاه پیشرانهٔ جت ناسا. «نباید آنجا باشد، پس حالا باید آن را توضیح دهیم. کشف چیزهای عجیب و غیرمنتظره همان چیزی است که اکتشافات سیارهای را هیجانانگیز میکند.»
چه چیزی ابزارهای علمی به ما گفتند
کنجکاوی حامل مجموعهای پیشرفته از ابزارها برای شناسایی شیمی از دور و در فاصلهٔ دسترس است: تصویربرداری Mastcam، طیفسنجی لیزری ChemCam، آنالیز عنصری APXS، پراش اشعهٔ ایکس CheMin و آزمایشگاه SAM برای تحلیل گازها و ترکیبات فرّار. با استفاده از ترکیبی از تصاویر و امضاهای طیفسنجی، دانشمندان مأموریت تأیید کردند که دانههای زرد روشن گوگرد عنصری هستند و نه یک پوشش سولفات یا فاز معدنی دیگر.
سنگی بسیار شبیه به تودهای که کنجکاوی شکست، نه روز پس از کشف گوگرد عکسبرداری شد
از آنجا که مأموریت بهطور تصادفی سنگ را شکست، مهندسان و دانشمندان فرصت یک سطح تازهٔ نادر برای آنالیز بدون نیاز به حفاری یا ساییدن پیدا کردند. اگر مریخنورد مسیر دیگری را انتخاب کرده بود، این سرنخها ممکن بود ماهها یا حتی سالها پنهان بمانند. دسترسی به سطحی تازه اغلب تفاوت بین تشخیص یک کانیِ سطحی و از دست دادن آن بهدلیل پوششهای ثانویه یا هوازدگی است.
پیامدها برای شیمی مریخی و قابلیت زیست
گوگرد عنصری از نظر بیوشیمیایی اهمیت دارد: روی زمین بخشی از چرخههایی است که میکروبها را تغذیه میکند، و کانیهای سولفات یکی از راههایی هستند که موجودات زنده گوگرد را برای ساخت آمینواسیدها و پروتئینها بهدست میآورند. حضور سولفاتها در مریخ مدتهاست که بخشی از پازل است که نشان میدهد در گذشته شرایط شیمیایی قابل سکونت وجود داشته است. کشف تازهٔ گوگرد عنصری زندگی را ثابت نمیکند، اما مجموعهٔ شیمیایی سیارهٔ سرخ و تنوع فرایندهایی که سطح آن را شکل دادهاند گسترش میدهد.
سناریوهای ممکن شکلگیری شامل گزینههای زیر هستند:
- فعالیتهای آتشفشانی یا هیدروترمال محلی در گذشته که گازهای غنی از گوگرد تولید کردهاند و پس از سرد شدن محیط، این گازها متراکم و بلورین شدهاند.
- واکنشهای اکسایش-کاهش که در آنها سیالات حامل گوگرد تحت شرایط غیرمعمول redox گوگرد عنصری تهنشین کردهاند.
- انتقال و رسوبگذاری از منبعی دورتر و سپس تغییرات شیمیایی محلی سطح که گوگرد را از حالت ترکیبی به حالت عنصری تبدیل کرده است.
هر یک از این فرضیهها نیازمند مدلسازی ژئوشیمیایی دقیق و دادههای بیشتر میدانی است. برخی سناریوها دلالت بر محیطهای گذرا گرم یا شیمیایی کاهشیاب در تاریخ مریخ دارند که برای بازسازی تکاملی سیاره اهمیت فراوانی دارد. علاوه بر این، سنجش فاز معدنی، بافت بلوری و ارتباط نمونهها با لایههای رسوبی اطراف میتواند نشان دهد آیا گوگرد بهصورت داخلی در سنگ تشکیل شده یا بهعنوان پوشش و رسوب ثانویه روی سطوح رسوبی تهنشین شده است.
گامهای بعدی برای کنجکاوی و پژوهشگران
دانشمندان به نقشهبرداری توزیع سنگهای شبیه به گوگرد در طول گدیز ولیس ادامه خواهند داد و بافتها و ترکیبات آنها را مقایسه میکنند. مدلسازی آزمایشگاهی، آزمایشهای کنترلشده و شبیهسازیهای محاسباتی ژئوشیمیایی برای محدودکردن مکانیزمهای شکلگیری استفاده خواهند شد. کنجکاوی به جمعآوری تصاویر و طیفها از نزدیک ادامه میدهد؛ در مواردی که ایمن و ممکن باشد، تیم ممکن است سنگهای مشابه را برای آنالیزهای بیشتر یا حتی حفاری هدفگیری کند.
کنجکاوی تاکنون ۴۲ نمونهٔ سنگ پودرشده با دریل در انتهای بازوی رباتیک خود جمعآوری کرده است. همهٔ ۴۲ سوراخ ایجادشده توسط دریل در این تصویر نمایش داده شدهاند.
آنالیز ترکیبی از دادههای تصویری، طیفی و شیمیایی میتواند نشان دهد که آیا بلورهای گوگرد سالم از نظر زمانی جوانتر از رسوبات زمینهای هستند یا نشاندهندهٔ یک رویداد دیرینِ محلیاند. برای نمونه، نسبتهای ایزوتوپی گوگرد (در صورت امکان اندازهگیری یا نمونهبرداریهای بعدی) میتوانند سرنخهایی دربارهٔ منبع و فرآیندهای گوگردی فراهم کنند. همچنین مطالعهٔ ریزساختار بلورها با پراش اشعهٔ ایکس و میکروسکوپهای مجهز به طیفنگاری میتواند از وجود ناخالصیها یا فازهای میانجی خبر دهد که کلیدِ پاسخدهی به تاریخچهٔ تکوینی آنها است.
نکتهٔ تخصصی
«این نوع کانیشناسی غیرمنتظره یادآوری میکند که مریخ همچنان یک بایگانی پویا است،» گفت دکتر النا مارکز، ژئوشیمیست سیارهای در مؤسسهٔ سیارهای خیالی. «گوگرد عنصری ما را به سمت کارخانههای شیمیایی محلی در گذشتهٔ مریخ سوق میدهد — شاید پالسهای هیدروترمال یا آزادسازیهای گاز غنی از گوگرد. مسیر از کشف تا توضیح ترکیبی از دادههای مریخنورد، آزمایشهای آزمایشگاهی و مدلها خواهد بود. این یافته ممکن است همچنین راهنمایی باشد برای انتخاب اهداف مأموریتهای بازگردانی نمونه در آینده.»
از منظر عملی، این کشف ارزش کار میدانی سیار در سیارات دیگر را برجسته میسازد. تحرک مریخنورد، همراه با مجموعهٔ گستردهای از ابزارها، به دانشمندان اجازه میدهد بهطور تصادفی ناهنجاریها را کشف و سریع بررسی کنند؛ موضوعی که فرودگرهای ثابت احتمالاً از آن محروم میماند. در نتیجه، رویکردهای ترکیبی که تفسیر صحنهٔ میدان را با آنالیزهای درجا و نمونهبرداری همراه میکنند، بیشترین پتانسیل را برای استخراج اطلاعات ژئوشیمیایی مفصل دارند.
این کشف چه معنایی برای اکتشافات آینده دارد
فهمیدن چگونگی و چرایی حضور گوگرد عنصری در گدیز ولیس به بهبود انتخاب محل فرود و استراتژیهای نمونهبرداری برای مأموریتهای آینده کمک خواهد کرد. اگر رسوبات گوگرد عنصری نشاندهندهٔ محیطهای هیدروترمال گذشته باشند، میتوانند به اهدافی با اولویت بالا برای بازگرداندن نمونه و جستجوی نشانگرهای زیستی تبدیل شوند. در همین حال، مأموریتهایی مثل پرسوِرِنس و دیگر ماموریتها همچنان تصویر ما از تنوع مریخی را گسترش میدهند — و کنجکاوی با کشفهایی از این دست به پیشبرد دانش سیارهای ادامه میدهد.
منبع: sciencealert
ارسال نظر