دانشمندان با بررسی یک شهاب سنگ باستانی که از مریخ به زمین رسیده است، موفق به کشف اطلاعات ارزشمندی در مورد آخرین دوره‌های وجود آب مایع بر روی سیاره سرخ شده‌اند. این یافته‌ی شگفت‌انگیز که از دل یک سنگ فضایی میلیون‌ها ساله به دست آمده، دریچه‌ای نو به سوی درک تاریخچه تحولات آب و شرایط احتمالی حیات در گذشته مریخ می‌گشاید. تحلیل‌های دقیق بر روی این شهاب سنگ نشان می‌دهد که آب مایع تا چه زمانی بر سطح مریخ جریان داشته و این موضوع می‌تواند سرنخ‌های مهمی را در خصوص قابلیت سکونت این سیاره در اختیار محققان قرار دهد. این کشف، بار دیگر بر اهمیت مطالعه شهاب سنگ‌های مریخی به عنوان کلیدی برای رمزگشایی اسرار سیاره همسایه تاکید می‌کند.
کشف شگفت‌انگیز: آب مایع تنها ۷۴۲ میلیون سال پیش در مریخ جریان داشته است!
پرسش دیرینه درباره وجود آب در سیاره سرخ، همواره یکی از جذاب‌ترین معماها برای دانشمندان و علاقه‌مندان به فضا بوده است. آیا مریخ، این همسایه غبارآلود و سرد ما، روزگاری میزبان رودخانه‌ها، دریاچه‌ها یا حتی اقیانوس‌ها بوده است؟ شواهد متعددی از وجود آب در گذشته‌های دور مریخ حکایت دارند، اما یافته‌های اخیر، درک ما را از تاریخچه آب در این سیاره به شکل شگفت‌انگیزی تغییر داده است. دانشمندان با دقتی بی‌سابقه موفق شده‌اند آخرین زمانی که آب مایع از میان صخره‌های مریخی جریان داشته است را مشخص کنند: تنها ۷۴۲ میلیون سال پیش! این کشف که مدیون بررسی یک قطعه سنگ آسمانی مریخی به نام “لافایت” است که به زمین سقوط کرده، نشان می‌دهد سیاره سرخ بسیار دیرتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، آب مایع را در خود حفظ کرده است.
لافایت: پیام‌آوری از گذشته آبدار مریخ
شهاب‌سنگ لافایت، تکه سنگی کوچک به وزن تقریبی ۸۰۰ گرم، یک شاهد کلیدی در این داستان علمی است. این سنگ، که بخشی از گروه شهاب‌سنگ‌های “نخلیت” (Nakhla) محسوب می‌شود، حاصل برخوردی عظیم در حدود ۱۱ میلیون سال پیش است که تکه‌هایی از پوسته مریخ را به فضا پرتاب کرد و لافایت نیز پس از سفری طولانی در نهایت مسیر خود را به زمین پیدا کرد. اما چه چیزی لافایت را تا این حد منحصر به فرد می‌کند؟ وجود رگه‌های ظریف قهوه‌ای مایل به قرمز رنگی به نام “ایدینگ‌سایت” (Iddingsite) که مانند نخ‌هایی در میان بلورهای سبز رنگ کانی “الیوین” (Olivine) در این سنگ دیده می‌شوند. اهمیت ایدینگ‌سایت در این است که این ماده معدنی، که حاوی عنصر پتاسیم است، تنها و تنها در نتیجه واکنش سنگ با آب مایع تشکیل می‌شود. به عبارت دیگر، این رگه‌های رنگی، امضای یخ‌زده‌ای از آخرین تماس این سنگ با آب در سیاره مریخ هستند. کشف این مواد معدنی، روایتی از یک دوره فعالیت هیدرولوژیکی، هرچند شاید مختصر اما قابل توجه، در “دوره آمازونی” مریخ ارائه می‌دهد؛ دوره‌ای که از حدود ۲.۹ میلیارد سال پیش آغاز شده و تا به امروز ادامه دارد و پیش‌تر تصور می‌شد که در آن، مریخ سیاره‌ای عمدتاً سرد، خشک و فاقد شرایط لازم برای وجود آب مایع بوده است.
رمزگشایی از ساعت زمین‌شناسی مریخ
اما چگونه می‌توان فهمید این واکنش با آب دقیقاً چه زمانی رخ داده است؟ تعیین سن وقایع زمین‌شناسی در سیاره‌ای دیگر، چالشی بزرگ است. تیمی از محققان به سرپرستی ماریسا ترمبلی از دانشگاه پردو در ایالات متحده، برای پاسخ به این سوال از یک تکنیک پیشرفته تاریخ‌سنجی رادیومتریک به نام “ژئوکرونولوژی آرگون-آرگون” (40Ar/39Ar geochronology) استفاده کردند. این روش بر پایه واپاشی طبیعی ایزوتوپ رادیواکتیو پتاسیم-۴۰ به ایزوتوپ پایدار آرگون-۴۰ استوار است. پتاسیم در کانی ایدینگ‌سایت وجود دارد و با گذشت زمان، به آرگون تبدیل می‌شود. با اندازه‌گیری نسبت این دو ایزوتوپ در نمونه، می‌توان مانند یک ساعت زمین‌شناسی، زمان تشکیل یا دگرگونی کانی را محاسبه کرد.
محققان با دقت بسیار بالا، نمونه‌های کوچکی از رگه‌های ایدینگ‌سایت را از دل شهاب‌سنگ لافایت استخراج کردند. سپس این نمونه‌ها را در کپسول‌های شیشه‌ای مهر و موم کرده و با نوترون بمباران کردند تا ایزوتوپ پتاسیم-۳۹ به آرگون-۳۹ تبدیل شود (که اندازه‌گیری آن ساده‌تر است). در مرحله بعد، با گرم کردن تدریجی نمونه‌ها، گاز آرگون آزاد شده (هم آرگون-۴۰ حاصل از واپاشی طبیعی و هم آرگون-۳۹ تولید شده در آزمایشگاه) را جمع‌آوری و نسبت ایزوتوپ‌های مختلف آن را با دستگاه طیف‌سنج جرمی اندازه‌گیری کردند. نتایج این تحلیل دقیق شگفت‌انگیز بود: کانی‌های ایدینگ‌سایت، یعنی همان ردپای آب، دقیقاً ۷۴۲ میلیون سال پیش (با خطای مثبت یا منفی حدود ۱۵ میلیون سال) متبلور شده‌اند.
این تاریخ جدید، بسیار دقیق‌تر از تخمین‌های پیشین است که بازه وسیعی از ۶۷۰ میلیون سال پیش تا زمان حال را در بر می‌گرفت. این یافته همچنین نشان می‌دهد که سنگ آذرین اصلی (الیوین) که بعدها آب در آن نفوذ کرده، حدود ۱.۳ میلیارد سال پیش تشکیل شده است. سپس، تقریباً ۵۸۰ میلیون سال بعد از تشکیل سنگ اولیه، آب مایع از میان شکاف‌های آن عبور کرده و باعث تشکیل رگه‌های ایدینگ‌سایت شده است.
محققان همچنین بررسی کردند که آیا رویدادهای پرتنشی مانند برخورد اولیه که سنگ را از مریخ جدا کرد، سفر ۱۱ میلیون ساله در فضای خشن میان‌سیاره‌ای، یا گرمای شدید ناشی از ورود به جو زمین، می‌توانسته بر نتایج تاریخ‌سنجی تأثیر بگذارد یا به اصطلاح “ساعت زمین‌شناسی” را به هم بریزد یا خیر. خوشبختانه، تحلیل‌های دقیق تأیید کرد که هیچ‌کدام از این فرآیندها، سن محاسبه‌شده برای واکنش سنگ با آب را تغییر نداده‌اند.
آتشفشان‌ها، آب و احتمال حیات
این یافته‌ها تصویر ما از مریخ در دوره آمازونی را دگرگون می‌کند. اگرچه تصور می‌شود سطح مریخ در بخش عمده این دوره خشک بوده، اما این کشف نشان می‌دهد که فعالیت آب مایع، احتمالاً در زیر سطح، بسیار بیشتر از آنچه قبلاً می‌پنداشتیم، ادامه داشته است. اما این آب از کجا آمده و چرا یخ نزده است؟ پاسخ احتمالاً در فعالیت‌های آتشفشانی نهفته است. هرچند فعالیت‌های آتشفشانی گسترده در دوره آمازونی کاهش یافته بود، اما شواهد نشان می‌دهد که فوران‌های آتشفشانی پراکنده و اپیزودیک در مناطقی مانند “تارسیس” (Tharsis) و “الیزیوم” (Elysium) رخ می‌داده است. گرمای ناشی از این فعالیت‌های آتشفشانی می‌توانسته یخ‌های زیرسطحی را ذوب کرده و سیستم‌های آب‌گرمایی موضعی و موقتی ایجاد کند که آب مایع در آن‌ها جریان داشته است. تاریخ ۷۴۲ میلیون سال پیش برای فعالیت آب در شهاب‌سنگ لافایت، به خوبی با بازه‌های زمانی شناخته‌شده برای این فعالیت‌های آتشفشانی جوان‌تر در مریخ همخوانی دارد.
این بازنگری در جدول زمانی تاریخچه آب در مریخ، پیامدهای مهمی برای جستجوی حیات فرازمینی دارد. وجود آب مایع، حتی اگر موقتی و محدود به مناطق خاصی بوده باشد، احتمال وجود زیستگاه‌های قابل سکونت برای حیات میکروبی را به مراتب به زمان حال نزدیک‌تر می‌کند. شاید در حالی که سطح مریخ به تدریج خشک و سرد و برای حیات نامناسب می‌شد، چنین پناهگاه‌های گرم و مرطوب زیرزمینی، امکان بقای طولانی‌مدت‌تر برای اشکال ساده حیات (در صورت وجود) را فراهم کرده باشند. این الگوی فعالیت آبی پراکنده و موضعی ممکن است بارها در طول تاریخ اخیر مریخ تکرار شده و “جزایر” قابل سکونتی را در سیاره سرخ ایجاد کرده باشد.
در نهایت، این پژوهش نه تنها درک ما از گذشته مریخ را عمیق‌تر می‌کند، بلکه روش‌شناسی به‌کار رفته (تاریخ‌سنجی دقیق آرگون-آرگون بر روی کانی‌های خاص) اکنون به عنوان یک ابزار قابل اعتماد برای ردیابی فعالیت آب در سایر اجرام منظومه شمسی، از جمله دیگر شهاب‌سنگ‌ها یا نمونه‌هایی که در آینده از مریخ به زمین آورده می‌شوند، تثبیت شده است. این دانش در ادامه تلاش بشر برای یافتن نشانه‌هایی از حیات و زیستگاه‌های بالقوه فراتر از کره زمین، اهمیتی حیاتی دارد.