الملخص:
تظهر أحدث نتائج الاكتشاف لمركبة المريخ الجوالة "Perseverance" التابعة لناسا أن التاريخ الهيدرولوجي لحفرة جيزيرو على المريخ قد يكون أكثر تعقيدًا بكثير مما كان يعتقد سابقًا. وقام العلماء بتحليل الصخور التي اكتشفها المسبار المريخي، ووجدوا أن هذه الصخور تعرضت لثلاث عمليات مائية مختلفة على الأقل، تشمل المياه الجوفية الغنية بثاني أكسيد الكربون، والبحيرات القديمة، والسوائل الجوفية ذات الحرارة المرتفعة لاحقًا. ويعني هذا الاكتشاف أن المريخ المبكر لم يكن يعاني من "فترة مائية" فحسب، بل ربما كان لديه أنظمة مياه متعددة في مراحل ومصادر ودرجات حرارة مختلفة.
ويأتي هذا الاكتشاف من منطقة جيولوجية تسمى "وحدة الهامش" على الحافة الداخلية لفوهة جيزيرو. عندما وصلت بيرسيفيرانس إلى هنا في عام 2023، كان العلماء يتوقعون العثور على صخور رسوبية مرتبطة بالبحيرات القديمة. لأنه من الملاحظات المدارية، فإن هذه المنطقة غنية بمعادن الكربونات، وعلى الأرض، غالبًا ما تتشكل الكربونات في البيئات المائية مثل البحيرات الضحلة والمحيطات، بل إن بعض هذه البيئات مناسبة للبقاء الميكروبي.
ولكن عندما وصلت المركبة المريخية إلى الموقع، اكتشفت أن وحدة الهامش لم تكن الطبقة الرسوبية المتوقعة للبحيرة، بل كانت مكونة بشكل أساسي من الصخور النارية. تشكلت هذه الصخور في الأصل في بيئة الصهارة أسفل المريخ، ثم تعرضت لاحقًا للانكشاف تدريجيًا بسبب تآكل السطح. بالمقارنة مع الرواسب التي يمكن إعادة تشكيلها بسهولة من خلال الأنشطة الجيولوجية اللاحقة، يمكن للبلورات المعدنية في الصخور النارية أن تحافظ على تاريخ أكثر تفصيلاً للتكوين والتحول، وبالتالي أصبحت أرشيفات جيولوجية مهمة لدراسة بيئة المريخ القديمة.
استخدمت "بيرسيفيرانس" الكاميرا الفائقة SuperCam ومطياف الليزر المثبتين على السارية لإجراء تحليل واسع النطاق لهذه المنطقة. يمكن لـ SuperCam تحديد التركيب المعدني للصخور عن طريق عكس الضوء، ويمكنه أيضًا إرسال أشعة الليزر إلى الصخور لتكوين البلازما على الفور في كمية صغيرة جدًا من الصخور، ومن ثم تحديد التركيب الكيميائي للصخور عن طريق تحليل الطيف المنبعث من البلازما. حتى الآن، استخدمت المركبة هذه الطريقة لتحليل أكثر من 185 هدفًا أساسيًا في وحدة الهامش.
وجد الباحثون أن هناك اختلافات واضحة في الحالة الصخرية لوحدة الهامش على ارتفاعات مختلفة. تتكون الصخور في الأعلى بشكل أساسي من بلورات خشنة الحبيبات غنية بالأوليفين ولا تظهر عليها علامات تذكر لتعديل الماء. ويعتقد العلماء أن هذه الصخور جاءت في الأصل من جسم كبير من الصهارة في أعماق الأرض على سطح المريخ، وبردت الصهارة ببطء لتشكل حبيبات معدنية أكبر. وبعد فترة طويلة من التآكل، اختفت المواد المذكورة أعلاه تدريجيًا، وتعرضت هذه الصخور المدفونة في الأصل تحت الأرض إلى السطح أخيرًا.
ولكن في المناطق المنخفضة بالقرب من قاع البحيرة القديمة، تم تغيير نفس صخور الزبرجد الزيتوني بشكل كبير. يوجد عدد كبير من الشقوق في حبيبات الزبرجد الزيتوني في الصخر، كما تظهر مواد مثل السيليكا بين الشقوق والمعادن. يشير هذا التغيير إلى أن المياه الجوفية اخترقت ذات مرة عمق هذه الصخور وتفاعلت كيميائيًا مع المعادن الموجودة بداخلها.
يستطيع الباحثون حاليًا إعادة بناء التسلسل التقريبي لهذه التفاعلات المائية استنادًا إلى العلاقة بين المعادن المختلفة، لكنهم غير قادرين بعد على تحديد عدد السنوات التي مضت على حدوث كل حدث بالضبط.
قد يكون الفعل الأول للمياه قد جاء من المياه الجوفية الغنية بثاني أكسيد الكربون. وعندما تمر هذه المياه الجوفية عبر صخرة الزبرجد الزيتوني، يحدث تفاعل كيميائي وتتشكل الكربونات. ثم يتم ترسيب الكربونات على طول الشقوق في الصخور. ومع استمرار تآكل الصخور الناعمة المحيطة، برزت حشوة الكربونات الصلبة في نهاية المطاف فوق السطح، لتشكل هياكل تشبه التلال التي يمكن ملاحظتها اليوم.
تعتبر هذه العملية جديرة بالملاحظة بشكل خاص لأنه عندما يتفاعل الأوليفين مع الماء، يمكن إنتاج الهيدروجين على الأرض، ويمكن أن يكون الهيدروجين مصدرًا للطاقة لبعض الكائنات الحية الدقيقة. وفي الوقت نفسه، قد يؤدي هذا التفاعل أيضًا إلى تكوين معادن مثل الكربونات والسيليكا، والتي يمكنها الحفاظ على الآثار الكيميائية التي خلفتها البيئات القديمة وحتى الأنشطة البيولوجية المحتملة.
قد تكون العملية الهيدرولوجية الثانية مرتبطة بالبحيرة القديمة التي كانت موجودة في فوهة جيزيرو. وتتواجد السيليكا بشكل واضح في بعض الصخور، ويعتقد الباحثون أن الأوليفين يمكن أن يترك وراءه السيليكا أثناء تحوله إلى كربونات في بيئة مائية. وفي الوقت نفسه، تقع هذه الصخور التي تحتوي على المزيد من السيليكا بشكل رئيسي تحت مستوى مياه البحيرة القديمة، لذلك من المحتمل أن تسجل التفاعل طويل المدى أو المتكرر لمياه البحيرة مع الصخور الأساسية المريخية.
لكن القصة لا تنتهي بعد اختفاء البحيرة القديمة.
اكتشف الباحثون أيضًا نشاطًا مائيًا ثالثًا مختلفًا تمامًا. وفي موقع بالجزء الشرقي من وحدة الهامش، اكتشفت المثابرة عرقًا معدنيًا يبلغ سمكه حوالي 25 سم، يحتوي على معادن مثل كبريتات الكالسيوم والفلوريت.
يحظى الفلوريت بأهمية خاصة لأن هذا المعدن غالبًا ما يرتبط بنشاط السوائل عند درجة الحرارة المرتفعة. ولذلك يتوقع العلماء أن دوران السوائل ذات درجة الحرارة العالية قد حدث تحت الأرض في جيزيرو كريتر بعد انتهاء نشاط المياه الجوفية والبحيرة المبكر. بمعنى آخر، شهدت هذه المنطقة فيما بعد عمليات جيولوجية مشابهة للأنظمة الحرارية المائية.
لذلك، فإن نفس القطعة من الصخر تحافظ في الواقع على الآثار التي خلفتها ثلاث بيئات مائية مختلفة على الأقل: في البداية، تفاعلت المياه الجوفية الغنية بثاني أكسيد الكربون مع الصخور، ثم ربما تأثرت بمياه البحيرة القديمة، وأخيرًا خضعت للتعديل بواسطة السوائل الجوفية ذات درجة الحرارة العالية.
من الواضح أن هذا يختلف عن النموذج البسيط السابق الذي فهم وحدة الهامش فقط على أنها "أطلال شاطئ بحيرة قديمة". يعتقد الباحثون الآن أنها أشبه بـ "مفترق طرق" حيث تلتقي أنظمة مائية مختلفة متعددة، وليس بقايا جيولوجية لبيئة بحيرة واحدة.
كما أن لهذا الاكتشاف أهمية خاصة للبحث عن الحياة القديمة على المريخ. تعد كل من الكربونات والسيليكا معادن ذات أهمية كبيرة للعلماء الباحثين عن البيئات القديمة الصالحة للسكن لأنها لا تعكس فقط وجود الماء السائل في الماضي، ولكن لديها أيضًا القدرة على الحفاظ على المعلومات الكيميائية القديمة والآثار البيولوجية المحتملة.
إلا أن النتائج الحالية لا تثبت وجود الحياة في هذه الصخور. وما تمكن العلماء من تأكيده هو أن الصخور تفاعلت مع أنواع مختلفة من المياه عدة مرات، وكان بعضها صالحًا للسكن كيميائيًا. إن تحديد ما إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة موجودة بالفعل يتطلب المزيد من البحث، وربما يكون من الضروري إحضار عينات من المريخ إلى الأرض لإجراء تحليل معملي أكثر تفصيلاً.
بالنسبة للمثابرة، يثبت هذا الاكتشاف أيضًا أن الاعتماد فقط على الأقمار الصناعية التي تدور حول المريخ للحكم الجيولوجي قد يؤدي إلى استنتاجات مفرطة في التبسيط. ومن المدار، يذكرنا توزيع الكربونات في هذه المنطقة بسهولة بالبحيرات القديمة؛ ولكن عندما وصلت المركبة بالفعل إلى الموقع، اكتشفت أن هذه المعادن سجلت بالفعل مراحل مختلفة متعددة من المياه الجوفية ومياه البحيرة ونشاط السوائل ذات درجة الحرارة العالية.
يعد هذا أيضًا أحد أهم الآثار المترتبة على اكتشاف بيرسيفيرانس: لم يمر المريخ ببساطة بـ "فترة مياه" في أيامه الأولى، ثم اختفت كل المياه، ولكنه ربما شهد عملية دورة مياه أكثر تعقيدًا وديناميكية. يستمر الماء في أوقات ودرجات حرارة ومصادر مختلفة في الدخول إلى الأرض والسطح، مما يؤدي بشكل متكرر إلى تحويل نفس الصخور.
لذلك يأمل الباحثون في استخدام هذه الصخور لمواصلة إعادة بناء عملية تغير المناخ في جيزيرو كريتر وحتى المريخ المبكر ككل، وتحديد المدة التي استمرت فيها المراحل المختلفة، ومدة فصلها عن بعضها البعض، وما إذا كانت هذه البيئات المائية قد وفرت ذات يوم ظروفًا معيشية مستقرة طويلة الأمد للحياة الميكروبية.
بعبارة أخرى، فإن اكتشاف "المثابرة" لا يثبت ببساطة أنه "كانت هناك مياه على المريخ في الماضي"، ولكنه يكشف أيضًا عن حقيقة أكثر تعقيدًا: ربما يكون عالم المياه السابق للمريخ قد مر بمراحل متعددة من المياه الجوفية والبحيرات والأنظمة الحرارية المائية عالية الحرارة، وقد تكون هذه التغييرات أكثر تعقيدًا بكثير مما تمكن العلماء من استنتاجه من خلال الملاحظات المدارية في الماضي.
التعليقات