کشف آب مایع در شهاب‌سنگ مریخی: راز 742 میلیون ساله!

کشف شهاب‌سنگ لافایت و تاریخچه آن

یک سیارک حدود ۱۱ میلیون سال پیش به مریخ برخورد کرد و تکه‌هایی از این سیاره سرخ را به فضا پرتاب کرد. یکی از این تکه‌ها در نهایت به زمین برخورد کرده و در نزدیکی دانشگاه پرودو فرود آمد. این شهاب‌سنگ یکی از معدود شهاب‌سنگ‌هایی است که می‌توان آن را به‌طور مستقیم به مریخ نسبیت داد. این شهاب‌سنگ در سال ۱۹۳۱ در یک کشو در دانشگاه پرودو دوباره کشف شد و به همین دلیل نام «شهاب‌سنگ لافایت» را به خود گرفت.

تحقیقات اولیه و کشف آب مایع

در طول تحقیقات اولیه درباره شهاب‌سنگ لافایت، دانشمندان متوجه شدند که این شهاب‌سنگ با آب مایع در مریخ تعامل داشته است. سال‌هاست که دانشمندان در تلاشند بفهمند این تعامل با آب مایع چه زمانی رخ داده است. یک همکاری بین‌المللی از دانشمندان، از جمله دو نفر از دانشکده علوم دانشگاه پرودو، به تازگی سن مواد معدنی موجود در شهاب‌سنگ لافایت را که در زمان وجود آب مایع شکل گرفته‌اند، تعیین کرده‌اند. این تیم یافته‌های خود را در مجله Geochemical Perspective Letters منتشر کرده است.

ماریسّا ترمبلای، استاد یار در دپارتمان علوم زمین، جوی و سیاره‌ای (EAPS) دانشگاه پرودو، نویسنده اصلی این مقاله است. او از گازهای نجیب مانند هلیوم، نئون و آرگون برای مطالعه فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی که سطح زمین و دیگر سیارات را شکل می‌دهند، استفاده می‌کند. او توضیح می‌دهد که برخی از شهاب‌سنگ‌های مریخی حاوی مواد معدنی هستند که از طریق تعامل با آب مایع در مریخ شکل گرفته‌اند. او می‌گوید: «تاریخ‌گذاری این مواد معدنی می‌تواند به ما بگوید که چه زمانی آب مایع در سطح یا نزدیک سطح مریخ در گذشته زمین‌شناسی این سیاره وجود داشته است.»

تاریخ‌گذاری شهاب‌سنگ لافایت

او ادامه می‌دهد: «ما این مواد معدنی را در شهاب‌سنگ مریخی لافایت تاریخ‌گذاری کردیم و متوجه شدیم که آنها حدود ۷۴۲ میلیون سال پیش شکل گرفته‌اند. ما فکر نمی‌کنیم که در این زمان آب مایع به وفور در سطح مریخ وجود داشته باشد. بلکه بر این باوریم که آب ناشی از ذوب یخ‌های زیرسطحی نزدیک به نام پرمافراست بوده و این ذوب شدن به دلیل فعالیت‌های ماگماتی است که هنوز هم به‌طور دوره‌ای در مریخ اتفاق می‌افتد.»

در این مقاله، تیم او نشان داد که سن به‌دست‌آمده برای زمان تعامل آب و سنگ در مریخ معتبر بوده و کرونومتر مورد استفاده تحت تأثیر عواملی قرار نگرفته که پس از تغییر در حضور آب برای لافایت اتفاق افتاده است. او می‌گوید: «سن می‌توانست تحت تأثیر برخوردی که شهاب‌سنگ لافایت را از مریخ پرتاب کرد، گرمایی که لافایت در طول ۱۱ میلیون سالی که در فضا معلق بود تجربه کرد، یا گرمایی که هنگام سقوط به زمین و سوختن در جو زمین تجربه کرد، قرار گیرد. اما ما توانستیم نشان دهیم که هیچ‌یک از این عوامل بر سن تغییرات آبی در لافایت تأثیر نداشته است.»

تحقیقات و شواهد موجود

رایان آیکرت، دانشمند ارشد تحقیقاتی در EAPS دانشگاه پرودو، یکی از نویسندگان این مقاله است. او از ایزوتوپ‌های سنگین رادیواکتیو و پایدار برای مطالعه زمان‌بندی فرآیندهای زمین‌شناسی استفاده می‌کند. او نشان داد که داده‌های ایزوتوپی دیگر (که قبلاً برای تخمین زمان تعامل آب و سنگ در مریخ استفاده شده بودند) مشکل‌ساز بوده و احتمالاً تحت تأثیر فرآیندهای دیگر قرار گرفته‌اند. او می‌گوید: «این شهاب‌سنگ به‌طور منحصر به فردی شواهدی دارد که نشان می‌دهد با آب واکنش نشان داده است. تاریخ دقیق این تعامل مورد بحث بود و انتشار ما زمان وجود آب را مشخص می‌کند.»

کشف در کشو

به لطف تحقیقات، اطلاعات زیادی درباره داستان منشاء شهاب‌سنگ لافایت به دست آمده است. این شهاب‌سنگ حدود ۱۱ میلیون سال پیش به دلیل یک رویداد برخوردی از سطح مریخ پرتاب شده است.

تاریخچه شهاب‌سنگ لافایت و کشفیات جدید

تیمبرلی می‌گوید: “ما این را می‌دانیم زیرا زمانی که شهاب‌سنگ از مریخ پرتاب شد، تحت بمباران ذرات پرتو کیهانی در فضای بیرونی قرار گرفت که باعث تولید ایزوتوپ‌های خاصی در لافایت شد.” او ادامه می‌دهد: “بسیاری از شهاب‌سنگ‌ها به دلیل برخوردها در مریخ و دیگر اجرام سیاره‌ای تولید می‌شوند، اما تنها تعداد کمی از آن‌ها در نهایت به زمین می‌افتند.” اما زمانی که لافایت به زمین برخورد کرد، داستان کمی مبهم می‌شود. به طور قطع مشخص است که این شهاب‌سنگ در سال ۱۹۳۱ در یک کشو در دانشگاه پرودو پیدا شد، اما چگونگی رسیدن آن به آنجا هنوز یک معماست. تیمبرلی و دیگران در یک انتشار اخیر، پیشرفت‌هایی در توضیح تاریخچه زمان بعد از ورود آن به زمین انجام داده‌اند. او می‌گوید: “ما از آلودگی‌های ارگانیک موجود در لافایت (به‌ویژه بیماری‌های گیاهی) که در سال‌های خاصی به‌ویژه شایع بودند، استفاده کردیم تا زمان احتمالی سقوط آن را محدود کنیم و بررسی کنیم که آیا کسی شاهد سقوط شهاب‌سنگ بوده است یا خیر.”

شهاب‌سنگ‌ها: کپسول‌های زمانی جهان

شهاب‌سنگ‌ها کپسول‌های زمانی جامدی از سیارات و اجرام آسمانی در جهان ما هستند. آن‌ها اطلاعاتی را با خود حمل می‌کنند که می‌تواند توسط ژئوکروتولوژیست‌ها رمزگشایی شود. شهاب‌سنگ‌ها با سنگ‌هایی که ممکن است در زمین پیدا شوند، متمایز هستند، زیرا در هنگام ورود به جو زمین، پوسته‌ای از خود تشکیل می‌دهند و اغلب ورودی آتشین قابل مشاهده‌ای در آسمان شب ایجاد می‌کنند. تیمبرلی می‌گوید: “ما می‌توانیم شهاب‌سنگ‌ها را با مطالعه مواد معدنی موجود در آن‌ها و روابط بین این مواد معدنی شناسایی کنیم.” او ادامه می‌دهد: “شهاب‌سنگ‌ها معمولاً از سنگ‌های زمین متراکم‌تر، حاوی فلز و مغناطیسی هستند. ما همچنین می‌توانیم به دنبال چیزهایی مانند پوسته ادغام‌شده‌ای باشیم که در حین ورود به جو زمین تشکیل می‌شود. در نهایت، می‌توانیم از شیمی شهاب‌سنگ‌ها (به‌ویژه ترکیب ایزوتوپ‌های اکسیژن آن‌ها) برای شناسایی اینکه از کدام جرم سیاره‌ای آمده‌اند یا به کدام نوع شهاب‌سنگ تعلق دارند، استفاده کنیم.”

همکاری بین‌المللی

تیم مرتبط با این انتشار شامل همکاری بین‌المللی از دانشمندان است. این تیم همچنین شامل دارن اف. مارک، دن ان. بارفود، بنجامین ای. کوهن، مارتین آر. لی، تیم تامکینسون و کارولین ال. اسمیت است که نماینده مراکز تحقیقاتی مختلف از جمله مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه‌های اسکاتلند (SUERC)، دپارتمان علوم زمین و محیط زیست دانشگاه سنت اندروز، مدرسه علوم جغرافیایی و زمین‌شناسی دانشگاه گلاسگو، مدرسه علوم زمین دانشگاه بریستول و گروه علمی موزه تاریخ طبیعی لندن هستند. تیمبرلی می‌گوید: “قبل از انتقال به پرودو، رایان و من هر دو در مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه‌های اسکاتلند مستقر بودیم، جایی که تجزیه و تحلیل‌های ایزوتوپی آرگون-آرگون از مواد معدنی تغییر یافته در لافایت انجام شد.” او ادامه می‌دهد: “همکاران ما در SUERC، دانشگاه گلاسگو و موزه تاریخ طبیعی قبلاً کارهای زیادی در مطالعه تاریخ لافایت انجام داده‌اند.”

تاریخ‌گذاری مواد معدنی تغییر یافته در لافایت و به‌طور کلی در این دسته از شهاب‌سنگ‌ها از مریخ به نام ناکلایت‌ها، یک هدف بلندمدت در علم سیارات بوده است، زیرا دانشمندان می‌دانند که این تغییرات در حضور آب مایع در مریخ رخ داده است. با این حال، این مواد به‌ویژه برای تاریخ‌گذاری دشوار هستند و تلاش‌های قبلی برای تاریخ‌گذاری آن‌ها یا بسیار نامشخص بوده یا احتمالاً تحت تأثیر فرآیندهای غیر از تغییرات آبی قرار گرفته‌اند. تیمبرلی می‌گوید: “ما یک روش قوی برای تاریخ‌گذاری مواد معدنی تغییر یافته در شهاب‌سنگ‌ها نشان داده‌ایم که می‌تواند به دیگر شهاب‌سنگ‌ها و اجرام سیاره‌ای اعمال شود تا بفهمیم آب مایع چه زمانی ممکن است وجود داشته باشد.”

به لطف صندوق شهاب‌سنگ‌های دانشجویان استاهورا، تیمبرلی و ایکرت قادر خواهند بود به مطالعه شیمی زمین‌شناسی و تاریخ شهاب‌سنگ‌ها ادامه دهند و دانشجویان کارشناسی در EAPS پرودو نیز قادر خواهند بود در این تحقیق کمک کنند.