m roz
عضو جدید
دانشمندان طی تحقیقی بر سیاره مریخ موفق شدند عمر سنگ های مریخی را تخمین بزنند. این تحقیق که به سرپرستی کن فارلی از موسسه فناوری کالیفرنیا صورت گرفت، نه تنها می تواند به درک تاریخچه زمین شناسی مریخ کمک کند، بلکه می تواند 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.
فارلی، یکی از ۲۹ دانشمند شرکت کننده، طرح پیشنهادی خود را 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 درخصوص 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.
یکی از روش ها، پتاسیم ـ آرگون، یعنی تعیین سن سنگ براساس میزان گاز آرگون درون آن است. با گذشت زمان اتم های نوع رادیواکتیوی پتاسیم موسوم به پتاسیم ـ ۴۰ در سنگ متلاشی و به اتم های پایدار آرگون ـ ۴۰ تبدیل می شود. این زوال با یک سرعت مشخص روی می دهد، بنابراین دانشمندان با در نظر گرفتن میزان آرگون ـ ۴۰ سن سنگ را تخمین می زنند. اگرچه طی دهه های گذشته از روش پتاسیم ـ آرگون برای تخمین سن سنگ های زمین استفاده می شود، اما این نوع تحقیقات نیازمند تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده ای است که براحتی از سیاره ای به سیاره دیگر قابل حمل نیستند. ایده فارلی این بود که تحقیق را روی مریخ با استفاده از دستگاه SAM انجام دهند. نمونه سنگ تحت دمای بالایی قرار می گیرد تا گازهای درون سنگ آزاد شود و بتوان آن را با طیف سنج جرمی سوار شده روی این مریخ نورد مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. فارلی و همکارانش عمر گل سنگ را حدود ۳.۸۶ تا ۴.۵۶ میلیارد سال تخمین زدند. این رقم تعجب آور نبود و رقمی بود که هر کسی انتظارش را داشت. درواقع تا قبل از تحقیقات کیوریاسیتی دانشمندان سن دهانه گیل و محیط اطراف آن را با روش شمارش دهانه ها بین ۳.۶ و ۴.۱ میلیارد سال تخمین زده بودند.
روش شمارش دهانه ها بر این واقعیت تکیه داشت که سطح سیارات پی در پی مورد اصابت اجرام متفاوت قرار می گیرند که به ایجاد دهانه های برخوردی منجر می شود. سطوح دارای دهانه های بیشتر، به نظر پیرتر از نمونه ها با دهانه کمتر هستند. اگرچه این روش بسیار ساده است، اما امکان عدم قطعیت در آن فراوان است. نکته قابل توجه این بود که نتایج به دست آمده از تکنیکی که در سیاره مریخ اجرا شد دقیقا مشابه نتایجی بود که با شمارش دهانه ها به دست آمد. طبق گفته های فارلی تجهیزات آزمایشگاه علمی مریخ به منظور این هدف طراحی نشده بودند و محققان از نتیجه آزمایش مطمئن نبودند، اما تشابه نتایج نشان داد با استفاده از این تکنیک در سیاره مریخ می توان به نتیجه رسید. با وجود این محققان درخصوص اندازه های به دست آمده تردیدهایی دارند. یکی از دلایل تردید آنها این است که گل سنگ، سنگی رسوبی است که طی میلیون ها سال از مواد حاصل از سایش دیواره دهانه در لایه های مختلف تولید می شود، بنابراین نتیجه به دست آمده سن ترکیبی این مواد است.
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. زمین شناسان برای توضیح چگونگی پدید آمدن این محیط مدلی به نام مدل عقب نشینی تپه طراحی کردند. این مدل کمک کرد بفهمیم در چه مکانی باید به دنبال سنگ هایی باشیم که کمتر در معرض پرتوهای آسمانی هستند. اکنون مریخ نورد کیوریاسیتی برای حفاری مکانی جدید در مسیر کوه شارپ در حرکت است.
محققان در صدد آزمایش این فرضیه هستند که اگر در جهت باد حرکت کنند میزان پرتوافکنی کم می شود و این به این معنی است که سنگ بتازگی در معرض هوا قرار گرفت و بعکس افزایش پرتوافکنی در زمان حرکت در خلاف جهت باد به معنی آن است که سنگ خیلی پیشتر نمایان شده است. دانشمندان احتمال می دهند حفاری بعدی بزودی صورت گیرد. آنها به دنبال یافتن تپه دیگری هستند تا صحت این فرضیه را روی آن بررسی کنند. 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. کشف هایی از این دست به دانشمندان در یافتن مکانی که در آن بتوانند علائم فسیل شده ای از حیات را پیدا کنند، کمک می کند.
sciencedaily
مترجم: ندا ابوطالبی راد
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.
فارلی، یکی از ۲۹ دانشمند شرکت کننده، طرح پیشنهادی خود را 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 درخصوص 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.
یکی از روش ها، پتاسیم ـ آرگون، یعنی تعیین سن سنگ براساس میزان گاز آرگون درون آن است. با گذشت زمان اتم های نوع رادیواکتیوی پتاسیم موسوم به پتاسیم ـ ۴۰ در سنگ متلاشی و به اتم های پایدار آرگون ـ ۴۰ تبدیل می شود. این زوال با یک سرعت مشخص روی می دهد، بنابراین دانشمندان با در نظر گرفتن میزان آرگون ـ ۴۰ سن سنگ را تخمین می زنند. اگرچه طی دهه های گذشته از روش پتاسیم ـ آرگون برای تخمین سن سنگ های زمین استفاده می شود، اما این نوع تحقیقات نیازمند تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده ای است که براحتی از سیاره ای به سیاره دیگر قابل حمل نیستند. ایده فارلی این بود که تحقیق را روی مریخ با استفاده از دستگاه SAM انجام دهند. نمونه سنگ تحت دمای بالایی قرار می گیرد تا گازهای درون سنگ آزاد شود و بتوان آن را با طیف سنج جرمی سوار شده روی این مریخ نورد مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. فارلی و همکارانش عمر گل سنگ را حدود ۳.۸۶ تا ۴.۵۶ میلیارد سال تخمین زدند. این رقم تعجب آور نبود و رقمی بود که هر کسی انتظارش را داشت. درواقع تا قبل از تحقیقات کیوریاسیتی دانشمندان سن دهانه گیل و محیط اطراف آن را با روش شمارش دهانه ها بین ۳.۶ و ۴.۱ میلیارد سال تخمین زده بودند.
روش شمارش دهانه ها بر این واقعیت تکیه داشت که سطح سیارات پی در پی مورد اصابت اجرام متفاوت قرار می گیرند که به ایجاد دهانه های برخوردی منجر می شود. سطوح دارای دهانه های بیشتر، به نظر پیرتر از نمونه ها با دهانه کمتر هستند. اگرچه این روش بسیار ساده است، اما امکان عدم قطعیت در آن فراوان است. نکته قابل توجه این بود که نتایج به دست آمده از تکنیکی که در سیاره مریخ اجرا شد دقیقا مشابه نتایجی بود که با شمارش دهانه ها به دست آمد. طبق گفته های فارلی تجهیزات آزمایشگاه علمی مریخ به منظور این هدف طراحی نشده بودند و محققان از نتیجه آزمایش مطمئن نبودند، اما تشابه نتایج نشان داد با استفاده از این تکنیک در سیاره مریخ می توان به نتیجه رسید. با وجود این محققان درخصوص اندازه های به دست آمده تردیدهایی دارند. یکی از دلایل تردید آنها این است که گل سنگ، سنگی رسوبی است که طی میلیون ها سال از مواد حاصل از سایش دیواره دهانه در لایه های مختلف تولید می شود، بنابراین نتیجه به دست آمده سن ترکیبی این مواد است.
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. زمین شناسان برای توضیح چگونگی پدید آمدن این محیط مدلی به نام مدل عقب نشینی تپه طراحی کردند. این مدل کمک کرد بفهمیم در چه مکانی باید به دنبال سنگ هایی باشیم که کمتر در معرض پرتوهای آسمانی هستند. اکنون مریخ نورد کیوریاسیتی برای حفاری مکانی جدید در مسیر کوه شارپ در حرکت است.
محققان در صدد آزمایش این فرضیه هستند که اگر در جهت باد حرکت کنند میزان پرتوافکنی کم می شود و این به این معنی است که سنگ بتازگی در معرض هوا قرار گرفت و بعکس افزایش پرتوافکنی در زمان حرکت در خلاف جهت باد به معنی آن است که سنگ خیلی پیشتر نمایان شده است. دانشمندان احتمال می دهند حفاری بعدی بزودی صورت گیرد. آنها به دنبال یافتن تپه دیگری هستند تا صحت این فرضیه را روی آن بررسی کنند. 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. کشف هایی از این دست به دانشمندان در یافتن مکانی که در آن بتوانند علائم فسیل شده ای از حیات را پیدا کنند، کمک می کند.
sciencedaily
مترجم: ندا ابوطالبی راد
