سن سنگهای مریخ چگونه تعیین می شود

دانشمندان طی تحقیقی بر سیاره مریخ موفق شدند عمر سنگ‌های مریخی را تخمین بزنند. این تحقیق که به سرپرستی کن فارلی صورت گرفت، نه‌تنها می‌تواند به درک تاریخچه زمین‌شناسی مریخ کمک کند، بلکه می‌تواند برای بررسی شواهد احتمالی حیات باستانی در این سیاره نیز به کار گرفته شود.

این آزمایش ها در طول بیش از یک دهه گذشته با برنامه ریزی NASA توسعه داده شد و امروز در مریخ نورد کیوریاسیتی (کنجکاوی) دستگاه هایی وجود دارد که قادر به تعیین سن سنگ های مریخ است. کمی پیش از آن که مریخ نورد کنجکاوی در سال ۱۳۹۰ زمین را ترک کند، دانشمندان ناسا از محققان سراسر جهان خواستند ایده های خود را درخصوص تحقیقاتی که این دستگاه می تواند انجام دهد به ناسا اعلام کنند.
سن سنگ‌های مریخ چگونه تعیین می‌شود

مریخ‌نورد کنجکاوی، با کمک ۱۰ ابزار علمی ‌خود با دقت به بررسی محیط اطرافش در سیاره سرخ رنگ مریخ می پردازد. ناسا برای طراحی، ساخت و پرتاب این مریخ‌نورد هزینه هنگفتی کرده است. اگر همه چیز به خوبی پیش برود یافته‌هایش می‌تواند در درازمدت ارزش بسیار بیشتری از هزینه انجام شده برای آن به همراه داشته باشد.

علاوه بر سیستم‌های رایجی مانند سامانه هواشناسی و دوربین‌های دقیق بصری، مجموعه‌ای از طیف‌سنج‌ها و همچنین یک واحد ویژه برای بررسی میزان تشعشعات مریخ روی این آزمایشگاه نصب شده است. بررسی این تشعشعات از آن جهت مهم است که در سفر آینده انسان به مریخ دانستن مقدار دقیق این تابش‌ها که برخی از آنها می‌توانند برای بدن موجود زنده زیانبار باشند، بسیار مهم است.

یکی از هیجان‌انگیزترین بخش‌های این مریخ‌نورد، آزمایشگاه روی عرشه آن است. این مریخ‌نورد علاوه بر این‌که با کمک یک لیزر قوی می‌تواند لایه‌های سطحی را تبخیر و به ثبت طیف آنها بپردازد، با کمک بازوی خود می‌تواند سطح سنگ‌ها را تراش داده و حفاری کند و از آنها نمونه‌برداری کند. نمونه‌های جمع‌آوری شده با کمک این بازو به یکی از ۲ سامانه بررسی علمی ‌و زمین‌شناختی مستقر روی عرشه مریخ‌نورد منتقل شده و آنجا با دقت زیاد و در محیطی کنترل‌شده آزمایش‌ می‌شوند. در نهایت هدف این ماموریت این است که نشانه‌هایی از مولکول‌های پیچیده آلی پیدا کند تا ردی از حیات باستانی مریخ که این روزها احتمال وجودش را کسی رد نمی‌کند، بیابد. مجموعه دستاوردهای این مریخ‌نورد در زنجیره‌ای از تحقیقات قرار می‌گیرند که انسان را به پاسخ این پرسش که آیا مریخ زمانی (در گذشته یا اکنون) میزبان حیات بوده است نزدیک می‌کند.
سطوح سیارات از جمله زمین و مریخ مورد اصابت پرتوهای آسمانی قرار می گیرند و هنگامی که این پرتوها با انرژی بالای پروتون به اتم تبدیل می شوند، هسته اتم شکسته شده و ایزوتوپ عناصر دیگر ساخته می شود

فارلی، یکی از ۲۹ دانشمند شرکت کننده، طرح پیشنهادی خود را برای مریخ نورد کنجکاوی ارائه کرد. طرح وی مجموعه ای از تکنیک ها و روش هایی بود که هم اکنون برای تعیین سن سنگ های زمین نیز استفاده می شود. یافته های گردآوری شده توسط کیوریاسیتی در خصوص آزمایش های صورت گرفته روی سیاره سرخ به عنوان نخستین آزمایش تعیین عمر سنگ ها در سیاره ای بجز زمین به چاپ رسید. این مقاله یکی از شش مقاله ای است که به تجزیه و تحلیل اطلاعات و مشاهدات این مریخ نورد در حین آزمایش در خلیج یلونایف ـ بستری سنگی در فاصله ۵۰۰ متری از مکان فرود آن ـ پرداخته بود. زمین صاف این خلیج از سنگ رسوبی دانه ریز یا گل سنگ ساخته شده که به تصور دانشمندان در بستر یک دریاچه قدیمی رسوب کرده بود.

در ماه مارس، کیوریاسیتی روی گل سنگ دو حفره در فاصله سه متری ایجاد و نمونه هایی از سنگ پودر شده را جمع آوری کرد. به محض انجام حفاری در سنگ، بازوی رباتیک این مریخ نورد نمونه های پودر را به ابزار تحلیل نمونه که از آن برای انجام بررسی های شیمیایی مختلف از جمله تخمین سن سنگ استفاده می شد، انتقال داد.

فارلی و همکارانش برای پاسخ به این سوال که چگونه با گذشت زمان ساختار زمینی خلیج یلونایف تغییر کرده سن سطح زمین را مورد بررسی قرار دادند.

فارلی عنوان کرد سطوح سیارات از جمله زمین و مریخ مورد اصابت پرتوهای آسمانی قرار می گیرند و هنگامی که این پرتوها با انرژی بالای پروتون به اتم تبدیل می شوند، هسته اتم شکسته شده و ایزوتوپ عناصر دیگر ساخته می شود. پرتوهای آسمانی تنها در عمق دو تا سه متری سطوح نفوذ می کنند، بنابراین فراوانی ایزوتوپ های باقیمانده از پرتوهای آسمانی در سنگ نشان دهنده مدت زمانی است که آن سنگ در سیاره وجود داشته است. فارلی و همکارانش با استفاده از دستگاه طیف سنج SAM و اندازه گیری میزان سه ایزوتوپ هلیوم ۳، نئون ۲۱ و آرگون ۳۶ که پس از اصابت پرتوهای آسمانی تولید می شوند، عمر گل سنگ خلیج یلونایف را ۸۰ میلیون سال تخمین زدند. آنها اظهار کردند با وجود منابع مختلف و مستقل هر سه ایزوتوپ نتایج مشابهی حاصل شد و این جالب ترین مساله ای بود که پیش آمد.

این نتایج دانشمندان را در کشف شواهدی مبنی بر قابل سکونت بودن این سیاره در گذشته بسیار دور کمک کرد. با گذشت زمان بخشی از مولکول های ارگانیک فسیل های بازمانده از گذشته توسط پرتوهای آسمانی نابود شده اند. با توجه به این که طی این ۸۰ میلیون سال تنها سنگ های خلیج یلونایف در معرض پرتوهای آسمانی بوده اند در محل آزمایش بیش از تصور مردم عناصر ارگانیک یافت شد. علاوه بر این دانشمندان با توجه به سطح جوان سیاره به تاریخچه فرسایش آن پی برده و دریافتند چرا سطح سیاره تمیز و بدون شن و خرده سنگ است. سنگ های مریخ در معرض فرسایش باد قرار دارند، به این معنی که با گذشت زمان، همچنان که باد شن و ماسه را به سمت تپه های سطح سیاره هدایت می کند این تپه ها ساییده شده و سنگ جدید که تا پیش از آن در معرض پرتوهای آسمانی قرار نداشته نمایان می شود. فارلی عنوان کرد مکان حفاری شده از چند متر سنگ پوشانده شده است. ۸۰ میلیون سال گذشته این تپه به واسطه وزش باد در سطح سیاره جابه جا شده و سنگ های آن از پرتوهای آسمانی در امان بوده اند.

این اطلاعات برای جان گروتزینگر، دانشمند اصلی این مریخ نورد نیز اهمیت خواهد داشت. وی با همکارانش مشخصه های فیزیکی سنگ های موجود در یلونایف و اطراف آن را مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسیدند که این سیاره کمتر از چهار میلیارد سال گذشته قابل سکونت بوده است.

ناسا، اسا (سازمان فضایی اروپا) و سایر غول‌های تازه‌وارد در برنامه‌های فضایی نقشه های مختلفی برای اکتشافات در مریخ دارند. شاید باید همچنان منتظر ماند تا چند دهه دیگر که بسیاری از ایده‌های مطرح شده در خصوص رسیدن پای بشر به مریخ به واقعیت تبدیل شود. در آن زمان است که بدون شک پاسخ بسیاری از رازهای موجود درباره مریخ  کشف می‌شود.