دانشمندان از سنگ‌های رسوبی جوان ایسلند برای آماده‌سازی نمونه‌های مریخ استفاده می‌کنند
سنگ‌های رسوبی آتشفشانی ایسلند به دانشمندان بینش‌های حیاتی دربارهٔ تاریخ زمین‌شناسی مریخ می‌دهند و به آماده‌سازی برای ورود آینده نمونه‌های مریخی کمک می‌کنند.
در آمادگی برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های مریخ، دانشمندان به منبعی شگفت‌انگیز روی می‌آورند: سنگ‌های رسوبی ایسلند. این سنگ‌ها که از بازالت آتشفشانی شکل گرفته‌اند، شباهت‌های معدنی با رسوبات مریخی دارند و آن را به یک نمونهٔ مشابه مناسب برای تاریخ زمین‌شناسی مریخ تبدیل می‌کنند. با مطالعهٔ این سنگ‌ها، پژوهشگران امیدوارند اسرار محیط‌های باستانی مریخ را کشف کنند. این مطالعه که در American Mineralogist منتشر شده است، نقش مناطق آتشفشانی زمین را در درک مریخ بررسی می‌کند.
سنگ‌های رسوبی ایسلندی: پنجره‌ای به گذشتهٔ باستانی مریخ
سنگ‌های رسوبی ایسلندی که در مناطق آتشفشانی شکل گرفته‌اند، به‌تدریج به‌عنوان پتانسیلی برای آشکار کردن تاریخ زمین‌شناسی مریخ شناخته می‌شوند. این سنگ‌ها که هنوز در فاز «جوانه‌ای» (juvenile) هستند، حاوی مواد معدنی کلیدی هستند که برای درک فرآیندهایی که سطح مریخ را شکل داده‌اند، حیاتی‌اند. دانشمندان به‌ویژه به نحوهٔ رفتار این مواد معدنی در مواجهه با آب علاقه‌مند هستند — عنصری مرکزی در جست‌وجوی زندگی گذشته بر روی مریخ.
«در مریخ، ما به بررسی موادی معدنی می‌پردازیم که نشانه‌ای از آب باستانی را حفظ کرده‌اند، اما در طول زمان دفن و فشرده شده و به سنگ تبدیل شده‌اند»، گفت مایکل تورپ، پژوهشگر علمی در دانشگاه مریلند و مرکز پروازی فضایی گودارد ناسا. «در سوی دیگر، در زمین، در ایسلند، ما رسوبات بسیار جوانی را کشف می‌کنیم که مواد معدنی مشابهی دارند ولی هنوز از فرآیند تبدیل به سنگ عبور نکرده‌اند.»
این سنگ‌های رسوبی در ایسلند فرصتی بی‌نظیر برای دانشمندان فراهم می‌آورند تا مواد معدنی که ممکن است در مریخ میلیاردها سال پیش وجود داشته‌اند، پیش از از بین رفتن آب سیاره، مشاهده کنند. این سنگ‌ها هنوز در مراحل اولیهٔ تحول رسوبی هستند، که نگاهی منحصر به فرد به چگونگی تحول مواد معدنی در طول زمان تحت شرایط مشابه مریخ ارائه می‌دهد.
درک فرآیندهای پشت این مواد معدنی «جوانه‌ای» می‌تواند به پاسخ‌گویی به سؤالات کلیدی دربارهٔ اقلیم گذشتهٔ مریخ و این که آیا این سیاره می‌توانست زمانی حیات را میزبانی کند، کمک کند.
«چه اتفاقی بر مریخ افتاده است که این فازهای معدنی که ما آنها را «جوانه‌ای» می‌نامیم، در سوابق سنگ‌های رسوبی باقی بمانند؟» تورپ پرسید. «آیا این اتفاق زمانی رخ داد که سیاره آب خود را از دست داد؟ آیا فقط به‌دلیل سرما شدید همانند ایسلند بود؟ یا عوامل دیگری نیز در اینجا نقش داشته‌اند؟»
آشکارسازی تاریخ زمین‌شناسی مریخ با سنگ‌های جوان زمین
ایدهٔ استفاده از سنگ‌های رسوبی زمین به‌عنوان نمونه‌های مشابه مریخ فقط به مقایسهٔ مواد معدنی محدود نمی‌شود – بلکه به درک کل زمینهٔ زمین‌شناسی می‌پردازد. سنگ‌های رسوبی ایسلند هنوز تحت تحول‌های ژئولوژیکی قابل‌توجهی قرار نگرفته‌اند، به این معنی که آنها بازتاب بهتری از رسوبات مریخی پیش از تغییرات شدید سطح سیاره هستند. مواد معدنی این سنگ‌ها، اگرچه هنوز در وضعیت جوانی هستند، می‌توانند سرنخ‌هایی دربارهٔ شرایط محیطی اولیهٔ مریخ ارائه دهند.
«در حالی که ما برای این نمونه‌های گران‌بها که مسیرشان از مریخ می‌گذرد آماده می‌شویم، واضح می‌شود که نیاز به یافتن تکنیک‌های پیشرفته برای درک بهتر آنچه انتظار می‌رود وقتی به آزمایشگاه‌های زمین می‌رسند، داریم»، گفت تورپ.
دانشمندان به‌ویژه به درک فرآیندهای هوازدگی که این مواد معدنی را شکل داده‌اند، علاقه‌مند هستند. با مطالعهٔ نحوهٔ تعامل مواد معدنی با آب در ایسلند می‌توانند پیش‌بینی بهتری از این‌که چگونه مواد معدنی مشابه در مریخ می‌توانند تاریخچهٔ آب و اقلیم این سیاره را نشان دهند، داشته باشند. این پژوهش برای ناسا و سایر سازمان‌های فضایی که برای بازگرداندن نمونه‌های مریخی در مأموریت‌های آینده آماده می‌شوند، اساسی است. نتایج حاصل از سنگ‌های ایسلندی می‌توانند به دانشمندان کمک کنند که برای پیچیدگی‌های این نمونه‌ها آماده باشند.
طبیعت پیچیدهٔ ذرات ریز رسوب: بینش‌هایی دربارهٔ نمونه‌های مریخ
یکی از چالش‌های اصلی در مطالعهٔ سنگ‌های رسوبی ایسلندی—و به‌طور گسترده‌تر، نمونه‌های مریخی—پیچیدگی دانه‌های رسوب است. این دانه‌ها اغلب از ترکیبی از چندین ماده معدنی تشکیل شده‌اند که هر یک سطوح مختلفی از بلورینگی و اختلال دارند.
«این نمونه‌ها ترکیبی از مواد با بلورینگی بسیار بالا، سنگ‌ها و مواد معدنی که بیشتر بی‌نظم هستند و حتی برخی مواد آمورف هستند»، توضیح داد اریک دوری‌هی، مدیر برنامهٔ پیشین برنامهٔ پراکندگی و اسپکتروسکوپی پرتوهای ایکس سخت NSLS‑II. «ترکیب سیگنال‌های ناشی از این مواد به‌صورت ساختاری متفاوت، تحلیل کیفی را دشوار می‌کند.»
برای حل این مسأله، دانشمندان فنون پیشرفته‌ای را برای تجزیه‌وتحلیل ساختارهای شیمیایی پیچیده در هر دانه توسعه داده‌اند. این روش‌ها به آنها اجازه می‌دهند تا عناصر و مواد معدنی موجود در نمونه‌های ریز را شناسایی کنند و تصویری دقیق‌تر از ترکیب شیمیایی آنها بدست آورند.
«ما توانستیم میکرو‌ناهمیگی این نمونه‌های ریز، تغییر ساختار شیمیایی آنها تا به جایگاه عناصر ردیفی، را ضبط کنیم»، گفت یوئرژن تیم، استاد مدعو در دانشگاه استونی‌برک. «این سطح از جزئیات برای درک نه تنها چگونگی شکل‌گیری این مواد معدنی بلکه برای فهم آنچه این مواد می‌توانند دربارهٔ محیط گذشتهٔ مریخ بگویند، حیاتی است.»
نقش فنون پیشرفته در آماده‌سازی نمونه‌های مریخ
هم‌زمان با آماده‌سازی دانشمندان برای بازگشت نمونه‌های مریخی، روش‌های تحلیلی پیشرفته به‌مراتب حیاتی‌تر می‌شوند. پیچیدگی ترکیب مواد معدنی مریخ ایجاب می‌کند که پژوهشگران برای مواجهه با طیف گسترده‌ای از مواد، از جملهٔ مواد نامنظم مشابه به مواد معدنی بی‌نظم موجود در سنگ‌های رسوبی زمین، آماده باشند.
«این فنون هنوز در حال بهبود هستند، به همین دلیل من این نوع پژوهش‌ها را دوست دارم»، گفت دوری‌هی.
همکاری پژوهشی بین دانشمندان و تسهیلاتی نظیر منبع نور سینکروترونی ملی II (NSLS‑II) برای بهبود این فنون تحلیلی بسیار مهم است. هدف این است که وقتی نمونه‌های مریخ نهایتاً برسند، دانشمندان بتوانند حداکثر اطلاعات ممکن را استخراج کنند، حتی اگر این نمونه‌ها بسیار پیچیده باشند.
درک چگونگی هوازدگی و تحول مواد معدنی در طول زمان در نواحی آتشفشانی ایسلند می‌تواند پایهٔ اساسی برای تفسیر سنگ‌های مریخی فراهم کند. با پیشرفت این فنون تحلیلی، نه تنها فهم ما از مریخ ارتقاء می‌یابد، بلکه نوری بر فرآیندهای زمین‌شناسی خود زمین می‌تاباند.
زمین و مریخ، از طریق سنگ‌ها مرتبط هستند
مطالعهٔ سنگ‌های رسوبی ایسلندی درهای جدیدی برای درک گذشتهٔ زمین‌شناسی مریخ گشود. با تحلیل این نمونه‌های شبیه‌ساز زمینی، دانشمندان بهتر می‌توانند نمونه‌های مریخی که به‌زودی به زمین خواهند رسید، تفسیر کنند. همان‌طور که تورپ اشاره کرد، «این فرصت شگفت‌انگیزی است» برای استفاده از این مواد معدنی زمینی به‌منظور آماده‌سازی برای کار پیچیدهٔ تحلیل سنگ‌های مریخی. این مطالعه که در American Mineralogist منتشر شده است، بر اهمیت زمین‌شناسی زمین در آشکارسازی رازهای سیارات دیگر تأکید می‌کند و ارتباط عمیق‌تری که بین سیارهٔ ما و مریخ شکل می‌گیرد، نشان می‌دهد.