چگونه شهاب‌سنگ مریخی کشف‌شده در یک کشو، تاریخ آب بر روی مریخ را بازنویسی کرد!

دانشمندان منشأ شهاب‌سنگ لافایت (Lafayette) را به مریخ بازگردانده و تاریخ تغییرات مواد معدنی آن توسط آب را به ۷۴۲ میلیون سال پیش نسبت داده‌اند. یافته‌ها نشان می‌دهند که این شهاب‌سنگ از طریق ذوب شدن یخ‌زدگی زیرسطحی (پرمافراست) و نه از آب سطحی، با آب تعامل داشته است. این موضوع اطلاعات مهمی درباره فعالیت‌های زمین‌شناسی مریخ و احتمال وجود شرایط مناسب برای حیات در این سیاره ارائه می‌دهد.

از مریخ تا زمین؛ سفر شهاب‌سنگ لافایت

یازده میلیون سال پیش، برخورد یک سیارک به مریخ باعث پرتاب قطعاتی از این سیاره به فضا شد. یکی از این قطعات سرانجام به زمین رسید و در نزدیکی منطقه‌ای که اکنون دانشگاه پردو قرار دارد فرود آمد. این شهاب‌سنگ نادر مریخی که بعدها شهاب‌سنگ لافایت نام گرفت، در سال ۱۹۳۱ در یکی از کشوهای دانشگاه پردو دوباره کشف شد.

مطالعات اولیه نشان داد که شهاب‌سنگ لافایت در زمان حضور در مریخ با آب مایع تعامل داشته است، اما سوالاتی درباره زمان وقوع این تعامل باقی مانده بود. اخیراً، تیمی بین‌المللی از دانشمندان، شامل دو پژوهشگر از دانشکده علوم دانشگاه پردو، موفق شدند سن مواد معدنی تغییریافته توسط آب در این شهاب‌سنگ را تعیین کنند. یافته‌های آن‌ها که در مجله Geochemical Perspective Letters منتشر شده است، بینش‌های حیاتی درباره گذشته آبی مریخ ارائه می‌دهد.

تعیین تاریخ‌ زمین‌شناسی شهاب‌سنگ‌های مریخی

ماریسسا ترمبلی، استاد دستیار در دپارتمان علوم زمین، اتمسفر و سیاره‌ای (EAPS) دانشگاه پردو، نویسنده اصلی این مقاله است. او از گازهای نجیب مانند هلیوم، نئون، و آرگون برای مطالعه فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی که سطوح زمین و سیارات دیگر را شکل می‌دهند، استفاده می‌کند. ترمبلی توضیح می‌دهد که برخی شهاب‌سنگ‌های مریخی حاوی مواد معدنی هستند که از تعامل با آب مایع  ثابت در مریخ شکل گرفته‌اند.

او می‌گوید:

تاریخ‌گذاری این مواد معدنی می‌تواند به ما بگوید که آب مایع در چه زمانی در سطح یا نزدیکی سطح مریخ در گذشته زمین‌شناسی سیاره وجود داشته است. ما این مواد معدنی را در شهاب‌سنگ مریخی لافایت تاریخ‌گذاری کردیم و دریافتیم که آن‌ها ۷۴۲ میلیون سال پیش شکل گرفته‌اند. ما معتقد نیستیم که در این زمان آب مایع فراوانی روی سطح مریخ وجود داشته است. در عوض، فکر می‌کنیم آب از ذوب شدن یخ زیرسطحی (پرمافراست) آمده است و این ذوب شدن به دلیل فعالیت ماگمایی بوده که هنوز هم به‌طور دوره‌ای در مریخ اتفاق می‌افتد.

اثبات وجود آب در گذشته مریخ

در این تحقیق، این تیم مطالعاتی نشان دادند که سن به‌دست‌آمده برای تعامل آب و سنگ در مریخ معتبر است و کرونومتر مورد استفاده تحت تأثیر وقایعی که برای لافایت پس از تغییر آن در حضور آب رخ داده است، قرار نگرفته است.

ترمبلی توضیح می‌دهد:

این سن می‌توانست تحت تأثیر برخوردی باشد که شهاب‌سنگ لافایت را از مریخ پرتاب کرد، یا گرمایی که لافایت در طول ۱۱ میلیون سالی که در فضا بود تجربه کرد، یا گرمایی که هنگام ورود به جو زمین و کمی سوختن در جو به آن وارد شد. اما ما توانستیم نشان دهیم که هیچ‌یک از این عوامل بر سن تغییر آبی در لافایت تأثیر نگذاشته‌اند.

رایان آیکرت، دانشمند ارشد پژوهشی در دپارتمان علوم زمین، اتمسفر و سیاره‌ای (EAPS) دانشگاه پردو، یکی از نویسندگان این مقاله است. او از ایزوتوپ‌های سنگین رادیواکتیو و پایدار برای مطالعه مقیاس‌های زمانی فرآیندهای زمین‌شناسی استفاده می‌کند. آیکرت نشان داد که داده‌های ایزوتوپی دیگری که پیش‌تر برای تخمین زمان تعامل آب و سنگ در مریخ استفاده شده بود، دارای مشکلاتی بودند و احتمالاً تحت تأثیر فرآیندهای دیگری قرار گرفته‌اند.

او می‌گوید:

این شهاب‌سنگ به‌شکلی منحصر‌به‌فرد شواهدی دارد که نشان می‌دهد با آب واکنش داده است. تاریخ دقیق این اتفاق محل بحث بود و مقاله ما زمانی را که آب وجود داشته است، مشخص می‌کند.

رسیدن به دانشگاه پردو؛ داستانی مرموز

به لطف تحقیقات، اطلاعات قابل‌توجهی درباره منشأ شهاب‌سنگ لافایت به دست آمده است. این شهاب‌سنگ حدود ۱۱ میلیون سال پیش بر اثر یک برخورد از سطح مریخ به فضا پرتاب شد.

ترمبلی توضیح می‌دهد:

ما این موضوع را می‌دانیم زیرا پس از پرتاب از مریخ، شهاب‌سنگ تحت بمباران ذرات پرتوهای کیهانی در فضای بیرونی قرار گرفت که منجر به تولید ایزوتوپ‌های خاصی در لافایت شد. بسیاری از شهاب‌واره‌ها بر اثر برخوردها روی مریخ و سایر اجرام سیاره‌ای تولید می‌شوند، اما تنها تعداد کمی از آن‌ها سرانجام به زمین می‌افتند.

اما پس از رسیدن لافایت به زمین، داستان کمی مبهم می‌شود. به‌طور قطعی مشخص است که این شهاب‌سنگ در سال ۱۹۳۱ در یکی از کشوهای دانشگاه پردو پیدا شده است. اما اینکه چگونه به آنجا رسیده، همچنان یک معما است.

ترمبلی و دیگران در یک انتشار علمی اخیر گام‌هایی برای توضیح تاریخچه آن پس از ورود به زمین برداشته‌اند.

ترمبلی می‌گوید:

ما از آلاینده‌های آلی موجود روی لافایت (به‌ویژه بیماری‌های محصولات کشاورزی) که در سال‌های خاصی بسیار شایع بودند، استفاده کردیم تا مشخص کنیم ممکن است چه زمانی سقوط کرده باشد و آیا کسی شاهد سقوط آن بوده است یا خیر.

شهاب‌سنگ‌ها به‌عنوان کپسول‌های زمانی کیهانی

شهاب‌سنگ‌ها کپسول‌های زمانی جامدی از سیارات و اجرام آسمانی در جهان ما هستند. آن‌ها حاوی اطلاعاتی‌اند که زمین‌شناسان می‌توانند آن را رمزگشایی کنند. شهاب‌سنگ‌ها با پوسته‌ای که هنگام ورود به جو زمین تشکیل می‌شود و اغلب هنگام ورود در آسمان شب به‌صورت مسیری شعله‌ور دیده می‌شوند، از سنگ‌های زمینی متمایز می‌شوند.

ترمبلی می‌گوید:

ما می‌توانیم شهاب‌سنگ‌ها را با مطالعه مواد معدنی موجود در آن‌ها و روابط بین این مواد در داخل شهاب‌سنگ شناسایی کنیم. شهاب‌سنگ‌ها معمولاً متراکم‌تر از سنگ‌های زمینی هستند، حاوی فلز هستند و خاصیت مغناطیسی دارند. همچنین می‌توانیم به دنبال چیزهایی مانند پوسته همجوشی باشیم که در هنگام ورود به جو زمین تشکیل می‌شود. سرانجام، می‌توانیم از شیمی شهاب‌سنگ‌ها (به‌ویژه ترکیب ایزوتوپ اکسیژن آن‌ها) استفاده کنیم تا مشخص کنیم از کدام سیاره یا نوع شهاب‌سنگ آمده‌اند.

تلاش‌های مشترک در علوم سیاره‌ای

این تحقیق نتیجه همکاری بین‌المللی دانشمندان بود. این تیم شامل دارن اف. مارک، دن ان. بارفود، بنجامین ئی. کوهن، مارتین آر. لی، تیم تامکینسون و کارولین ال. اسمیت بود که نمایندگی مرکز تحقیقات محیطی دانشگاه‌های اسکاتلند (SUERC)، دپارتمان علوم زمین و محیط زیست دانشگاه سنت اندروز، دانشکده علوم جغرافیایی و زمین‌شناسی دانشگاه گلاسگو، دانشکده علوم زمین دانشگاه بریستول، و گروه علوم در موزه تاریخ طبیعی لندن را بر عهده داشتند.

ترمبلی می‌گوید:

پیش از پیوستن به پردو، من و رایان هر دو در مرکز تحقیقات محیطی دانشگاه‌های اسکاتلند مستقر بودیم، جایی که تحلیل ایزوتوپ‌های آرگون-آرگون مواد معدنی تغییر‌یافته در لافایت انجام شد. همکاران ما در SUERC، دانشگاه گلاسگو و موزه تاریخ طبیعی قبلاً کارهای زیادی در زمینه مطالعه تاریخچه لافایت انجام داده‌اند.

تاریخ‌گذاری مواد معدنی تغییر‌یافته در لافایت و به طور کلی در این دسته از شهاب‌سنگ‌های مریخی به نام نخلایت‌ها، هدفی بلندمدت در علوم سیاره‌ای بوده است زیرا دانشمندان می‌دانند این تغییرات در حضور آب مایع در مریخ رخ داده‌اند. با این حال، این مواد به‌ویژه دشوار برای تاریخ‌گذاری هستند و تلاش‌های قبلی برای تاریخ‌گذاری آن‌ها یا بسیار نامشخص بوده‌اند یا احتمالاً تحت تأثیر فرآیندهایی غیر از تغییرات ناشی از آب مایع قرار گرفته‌اند.

ترمبلی می‌گوید:

ما روشی قوی برای تاریخ‌گذاری مواد معدنی تغییر‌یافته در شهاب‌سنگ‌ها ارائه کرده‌ایم که می‌تواند برای سایر شهاب‌سنگ‌ها و اجرام سیاره‌ای استفاده شود تا بفهمیم آب مایع چه زمانی وجود داشته است.

به لطف بودجه Stahura Undergraduate Meteorite Fund، ترمبلی و آیکرت قادر خواهند بود به مطالعه زمین‌شیمی و تاریخچه شهاب‌سنگ‌ها ادامه دهند و دانشجویان کارشناسی در دپارتمان علوم زمین، اتمسفر و سیاره‌ای (EAPS) دانشگاه پردو می‌توانند در این پژوهش همکاری کنند.

منبع: Scitechdaily