دانشمندان از گِل‌سنگ‌های جوان ایسلند برای آماده‌سازی نمونه‌های مریخ استفاده می‌کنند
گِل‌سنگ‌های آتشفشانی ایسلند به دانشمندان بینش‌های اساسی دربارهٔ تاریخ ژئولوژیکی مریخ ارائه می‌دهند و در آماده‌سازی برای دریافت آینده نمونه‌های مریخ یاری می‌رسانند.
برای آماده‌سازی به منظور تحلیل نمونه‌های مریخ، دانشمندان به منبعی شگفت‌انگیز مراجعه کرده‌اند: گِل‌سنگ‌های ایسلند. این سنگ‌ها که از بازالت آتشفشانی شکل گرفته‌اند، شباهت‌های معدنی با رسوبات مریخی دارند و به‌طوری‌که یک نمونه‌ساز کامل برای تاریخ زمین‌شناسی مریخ می‌باشند. با مطالعهٔ این سنگ‌ها، پژوهشگران امیدوارند رازهای محیط‌های باستانی مریخ را بازگو کنند. این پژوهش که در American Mineralogist منتشر شده، به بررسی نقش نواحی آتشفشانی زمین در درک مریخ می‌پردازد.
گِل‌سنگ‌های ایسلندی: پنجره‌ای به گذشتهٔ باستانی مریخ
گِل‌سنگ‌های ایسلندی، که در نواحی آتشفشانی شکل گرفته‌اند، به‌تدریج به‌علت پتانسیل‌شان برای کشف تاریخ زمین‌شناسی مریخ شناخته می‌شوند. این سنگ‌ها که هنوز در فاز «جوان» قرار دارند، حاوی مواد معدنی کلیدی هستند که برای درک فرآیندهای شکل‌گیری سطح مریخ ضروری‌اند. دانشمندان به‌ویژه رفتار این مواد معدنی در حضور آب—عنصری مرکزی در جستجوی حیات گذشته در مریخ—را مطالعه می‌کنند.
«در مریخ، ما به بررسی موادی معدنی می‌پردازیم که ردپای آب باستانی را حفظ کرده‌اند، اما به‌مرور زمان دفن و فشرده شده‌اند تا به یک سنگ تبدیل شوند»، مایکل تورپ، پژوهشگر دانشگاه مریلند و مرکز فضایی گاودرارد ناسا، گفت. «در مقابل، روی زمین، در ایسلند، ما رسوبات جوانی را کشف می‌کنیم که دارای مواد معدنی مشابهی هستند اما هنوز از فرآیند سنگ‌سازی عبور نکرده‌اند.»
این گِل‌سنگ‌های ایسلند فرصتی ارزشمند به دانشمندان می‌دهند تا به مواد معدنی که ممکن است میلیاردها سال پیش در مریخ وجود داشته باشند، پیش از از دست رفتن آب سیاره، دسترسی پیدا کنند. این سنگ‌ها هنوز در مراحل اولیهٔ تبدیل رسوبی هستند و نگاهی منحصربه‌فرد به اینکه چگونه این مواد معدنی می‌توانند تحت شرایط مشابه مریخی در طول زمان تکامل یابند، فراهم می‌آورند.
درک فرآیندهای مرتبط با این مواد معدنی «جوان» می‌تواند به پاسخ‌گویی به سؤالات کلیدی دربارهٔ اقلیم گذشته مریخ و اینکه آیا روزی توانسته است حیات را میزبانی کند یا خیر، کمک کند.
«چه اتفاقی در مریخ رخ داد تا این فازهای معدنی که ما آن را «جوان» می‌نامیم، در سوابق سنگ‌های رسوبی باقی بمانند؟» تورپ پرسید. «آیا این رخداد هنگامی بود که سیاره آب خود را از دست داد؟ آیا صرفاً به‌دلیل سرما شدید مشابه ایسلند بود؟ یا عوامل دیگری نیز در اینجا نقش داشته‌اند؟»
آشکارسازی تاریخ زمین‌شناسی مریخ با سنگ‌های جوان زمین
ایدهٔ استفاده از گِل‌سنگ‌های زمین به‌عنوان نمونه‌ساخت برای مریخ صرفاً مقایسهٔ مواد معدنی نیست؛ بلکه فهم کل بستر ژئولوژیکی است. گِل‌سنگ‌های ایسلند هنوز تحت تغییرات ژئولوژیکی قابل‌توجهی قرار نگرفته‌اند، به این معنی که بیشتر شبیه به رسوبات مریخی پیش از آن‌که سطح سیاره دچار تغییرات شدید شود، می‌باشند. مواد معدنی این سنگ‌ها، در حالی که هنوز در حالت جوانی هستند، می‌توانند سرنخ‌هایی دربارهٔ شرایط محیطی اولیهٔ مریخ فراهم کنند.
«در حالی که برای این نمونه‌های ارزشمند که از مریخ به سوی زمین می‌آیند آماده می‌شویم، واضح می‌شود که باید تکنیک‌های پیشرفته‌ای بیابیم تا بهتر بتوانیم آنچه را که انتظار داریم در آزمایشگاه‌های زمینی پیش‌بینی کنیم»، تورپ اظهار داشت.
دانشمندان به‌خصوص به‌دنبال درک فرآیندهای هوازدگی هستند که این مواد معدنی را شکل داده‌اند. با مطالعهٔ چگونگی تعامل این مواد معدنی با آب در ایسلند، می‌توانند پیش‌بینی بهتری از اینکه چگونه مواد معدنی مشابه در مریخ می‌توانند تاریخچهٔ آب و اقلیم سیاره را فاش کنند، داشته باشند. این تحقیق برای ناسا و سایر نهادهای فضایی که برای بازگشت نمونه‌های مریخی در مأموریت‌های آینده آماده می‌شوند، حیاتی است. نتایج به‌دست‌آمده از سنگ‌های ایسلندی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا برای پیچیدگی‌های نمونه‌های مریخ آماده باشند.
طبیعت پیچیدهٔ دانه‌های ریز رسوب: بینش‌هایی دربارهٔ نمونه‌های مریخ
یکی از چالش‌های اصلی در مطالعهٔ گِل‌سنگ‌های ایسلند—و به‌تبع آن، نمونه‌های مریخی—پیچیدگی دانه‌های رسوب است. این دانه‌ها اغلب از ترکیب چندین ماده معدنی تشکیل می‌شوند که هر یک سطوح مختلفی از بلورینگی و بی‌نظم‌گی را دارا هستند.
«این نمونه‌ها ترکیبی از مواد بسیار بلورین، سنگ‌ها و مواد معدنی با بی‌نظم‌گی بالاتر و حتی برخی مواد آمورف هستند»، اریک دوری‌هی، مدیر برنامه پیشین برنامهٔ پراکندگی و طیف‌سنجی اشعه ایکس سخت NSLS‑II توضیح داد. «ترکیب سیگنال‌های حاصل از این مواد ساختارهای متفاوت، به‌صورت کیفی تجزیه و تحلیل سخت است.»
برای حل این مسأله، دانشمندان تکنیک‌های پیشرفته‌ای را برای تجزیه ساختارهای شیمیایی پیچیدهٔ هر دانه توسعه داده‌اند. این روش‌ها امکان شناسایی عناصر و مواد معدنی موجود در نمونه‌های ریز را فراهم می‌کند و تصویری دقیق‌تر از ترکیب آن‌ها ارائه می‌دهد.
«ما توانستیم میکروهمگنی این نمونه‌های ریز، تغییرات ساختار شیمیایی آن‌ها تا سطح عناصر ردیابی، را به‌دست آوریم»، یورگن تیم، استاد مدعو دانشگاه استونی‌برک، گفت. «این سطح جزئیات برای درک نه تنها چگونگی شکل‌گیری این مواد معدنی، بلکه آنچه می‌توانند دربارهٔ محیط گذشتهٔ مریخ بگویند، حیاتی است.»
نقش تکنیک‌های پیشرفته در آماده‌سازی نمونه‌های مریخ
همزمان با آماده‌سازی دانشمندان برای بازگشت نمونه‌های مریخی، روش‌های تحلیلی پیشرفته به‌مرورد بیشتر ضروری می‌شوند. پیچیدگی ترکیب مواد معدنی مریخ به این معناست که پژوهشگران باید برای مواجهه با طیفی از مواد آماده باشند؛ برخی از این مواد ممکن است شبیه به مواد معدنی بی‌نظم موجود در گِل‌سنگ‌های زمین باشند.
«این تکنیک‌ها هنوز در حال بهبود هستند، به همین دلیل است که من این نوع تحقیق را دوست دارم»، دوری‌هی افزود.
همکاری پژوهشی میان دانشمندان و تسهیلاتی نظیر National Synchrotron Light Source II (NSLS‑II) برای ارتقاء این روش‌های تحلیلی اساسی است. هدف این است که هنگام رسیدن نهایی نمونه‌های مریخ، دانشمندان بتوانند هر ذره اطلاعاتی را، حتی در پیچیده‌ترین نمونه‌ها، استخراج کنند.
درک چگونگی هوازدگی و تحول مواد معدنی در طول زمان در نواحی آتشفشانی ایسلند می‌تواند پایه‌ای حیاتی برای تفسیر سنگ‌های مریخی فراهم آورد. با پیشرفت این روش‌های تحلیلی، نه تنها درک ما از مریخ افزایش می‌یابد، بلکه نور جدیدی بر فرآیندهای زمین‌شناسی خود زمین می‌تابد.
زمین و مریخ، از طریق سنگ‌ها متصل‌اند
مطالعهٔ گِل‌سنگ‌های ایسلندی درهای جدیدی به‌سوی درک گذشتهٔ زمین‌شناسی مریخ گشوده است. با تحلیل این نمونه‌سازهای زمینی، دانشمندان بهتر می‌توانند نمونه‌های مریخی که به‌زودی بر روی زمین خواهند رسید را تفسیر کنند. همان‌طور که تورپ اشاره کرد، «این فرصت شگفت‌انگیزی است» تا از این مواد معدنی زمینی برای آماده‌سازی برای کار پیچیدهٔ تحلیل سنگ‌های مریخی بهره ببریم. این پژوهش که در American Mineralogist منتشر شده است، اهمیت ژئولوژی زمین را در کشف رازهای سیارات دیگر برجسته می‌سازد و نشان می‌دهد ارتباط بین سیارهٔ ما و مریخ به‌تدریج عمیق‌تر می‌شود.