کاوشگر اینسایت (InSight) در نوامبر سال ۲۰۱۸ بر سطح مریخ فرود آمد، با یک هدف مشخص و ویژه: بررسی علائم حیاتی این سیاره؛ یعنی «نبض، دما و واکنشهای درونی» آن. ابزار اصلی این مأموریت یک لرزهسنج پیشرفته بود که برای اندازهگیری «زمینلرزههای مریخی» یا همان مارزلرزهها (marsquakes) طراحی شده بود؛ لرزههایی که یا در اثر شکستن سنگها زیر گرما و فشار ایجاد میشوند یا حاصل برخورد شهابسنگها هستند. دانشمندان با تحلیل نحوهی عبور این امواج از میان لایههای مریخ توانستند اطلاعات ارزشمندی دربارهی ساختار و ترکیب درونی این سیاره به دست آورند.
هرچند اینسایت در سال ۲۰۲۲ عملیات خود را پایان داد، اما دادههایی که در طول چهار سال مأموریت اصلی جمعآوری کرده، همچنان در دست بررسی و تحلیل است و به کشفیات تازه منجر میشود.
کشف جدید: شواهدی از برخوردهای عظیم
آخرین یافتهها از یک تیم بینالمللی پژوهشگران به دست آمده است. آنها دریافتهاند که مریخ احتمالاً حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش شاهد مجموعهای از برخوردهای عظیم بوده است. این نتیجه بر پایهی شواهد لرزهای است که نشان میدهد در زیر سطح مریخ، تکهسنگها و بقایای ناشی از این برخوردها همچنان وجود دارد. اندازه و انرژی این برخوردها آنقدر زیاد بوده که توانسته بخش بزرگی از پوسته و گوشتهی اولیهی مریخ را به اقیانوسهای عظیم ماگما تبدیل کند و همزمان مواد برخوردکنندهها را به اعماق درونی مریخ تزریق نماید.
این یافتهها نشان میدهند که درست مانند زمین، ژئولوژی مریخ نیز در ابتدای تاریخ خود تحت تأثیر برخوردهای عظیم شکل گرفته است.
تیم پژوهشی و انتشار نتایج
این پژوهش به سرپرستی کُستانتینوس خارالامبوس (Constantinos Charalambous) از دانشکدهی مهندسی برق و الکترونیک امپریال کالج لندن انجام شد. او و همکارانش با پژوهشگرانی از مؤسسه فیزیک جهانی پاریس، دانشگاه جانز هاپکینز، دانشگاه آکسفورد و همچنین آزمایشگاه پیشرانهی جت ناسا (JPL) همکاری کردند. نتایج این پژوهش در قالب مقالهای با عنوان «شواهد لرزهای برای وجود گوشتهی ناهمگن در مریخ» در تاریخ ۲۸ اوت در مجلهی Science منتشر شد.
ابزار لرزهسنج و دادههای بیسابقه
اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech
اینسایت در سال ۲۰۱۸ نخستین لرزهسنج در مریخ را با نام SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) مستقر کرد. این ابزار بسیار حساس موفق شد ۱۳۱۹ مارزلرزه را ثبت کند. همین امر به تیم اینسایت امکان داد اندازه، عمق و ترکیب پوسته، گوشته و هستهی مریخ را بررسی کنند.
در اوایل تاریخ سامانهی خورشیدی، برخوردهای سیارهای و سیارکی بسیار رایج بودند؛ چرا که اجرام اولیه در مدار خود جابهجا میشدند یا بر اثر تعامل با اجرام بزرگتر از مدارشان رانده میشدند. نمونهی شناختهشدهی این روند، زمین نخستین است که بر پایهی فرضیهها، حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش با جرمی هماندازهی مریخ (موسوم به تئا) برخورد کرد.
هنوز مشخص نیست اجرامی که با مریخ برخورد کردهاند دقیقاً چه اندازهای داشتهاند، اما بقایای آنها به صورت تکهسنگهای پراکنده در سراسر گوشته باقی مانده و برخی تا ۴ کیلومتر قطر دارند. این بقایا در واقع یک سند تاریخی محسوب میشوند؛ سندی که بر روی زمین وجود ندارد، زیرا زمین به دلیل چرخهی فعال صفحههای تکتونیکی آثار چنین برخوردهایی را در طول زمان پاک کرده است.
خارالامبوس در بیانیهای مطبوعاتی ناسا گفت:
«ما تاکنون هرگز درون یک سیاره را با چنین وضوح و جزئیاتی ندیده بودیم. چیزی که اکنون میبینیم گوشتهای است که با تکههای باستانی مزین شده. بقایای آنها تا امروز زنده ماندهاند و این نشان میدهد که گوشتهی مریخ در طول میلیاردها سال تغییراتی بسیار کند داشته است. در زمین چنین ویژگیهایی احتمالاً مدتها پیش پاک شدهاند. اینکه چنین ساختارهای ریز و کهنه هنوز قابل مشاهدهاند، به ما میگوید مریخ دچار همزدن و جابهجایی شدید درونی نشده است.»
تحلیل لرزهای و شبیهسازیها
تیم پژوهشی در مقالهی خود به هشت مارزلرزه اشاره میکند که امواج لرزهای آنها سیگنالهای قوی و فرکانس بالایی تولید کردند و تا اعماق گوشته نفوذ یافتند. این امواج هنگام عبور، تغییرات محسوسی از خود نشان دادند. پژوهشگران سپس شبیهسازیهای سیارهای انجام دادند و دریافتند که این تغییرات تنها زمانی رخ میدهند که امواج از میان مناطق کوچک و محلی در گوشته عبور کنند که ترکیبشان با محیط اطراف متفاوت است.
اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech
بر این اساس، نتیجه گرفته شد که این تودههای ناهمگن به احتمال زیاد توسط سیارکها یا اجرام سیارهای بزرگی که در اوایل تاریخ سامانهی خورشیدی به مریخ برخورد کردهاند، به جا ماندهاند. این برخوردها اقیانوسهایی از ماگما به وجود آوردند و تکههای اجرام برخوردکننده را به اعماق زیر سطح پراکنده کردند.
تام پایک (Tom Pike) از امپریال کالج لندن، همنویسندهی این پژوهش، در این باره گفت:
«ما میدانستیم مریخ مانند یک کپسول زمان است که سوابق شکلگیری اولیهاش را در خود حفظ کرده، اما انتظار نداشتیم با این وضوح بتوانیم چنین چیزهایی را با اینسایت ببینیم. وقتی نخستینبار این دادهها را دیدیم، تصور کردیم که کند شدن امواج در پوستهی مریخ رخ میدهد. اما سپس متوجه شدیم هرچه امواج بیشتر در گوشته پیشروی میکنند، این سیگنالهای فرکانس بالا بیشتر دچار تأخیر میشوند.»
پیامدها برای سیارههای دیگر
این نتایج همچنین نشان میدهند که احتمالاً در اعماق دیگر سیارههای سنگی مانند عطارد و زهره نیز میتوان شواهدی مشابه یافت. این سیارهها نیز مانند مریخ فاقد تکتونیک صفحهای هستند و بنابراین توانستهاند نشانههای برخوردهای کهن را در دل خود حفظ کنند.
یافتههای تازه نشان میدهند دادههای اینسایت هنوز ظرفیت زیادی برای کشفهای علمی دارند و پایان مأموریت به معنای پایان یادگیری از آن نیست. در حقیقت، میراث اینسایت همچنان ادامه دارد و هرچه تحلیلهای دقیقتری روی دادههایش صورت گیرد، تصویر روشنتری از گذشتهی پرحادثهی مریخ به دست خواهد آمد.
جمعبندی
کاوشگر اینسایت مأموریتی داشت که شاید در ظاهر ساده به نظر برسد: گرفتن «علائم حیاتی» مریخ. اما همین دادهها اکنون دریچهای تازه به تاریخ پرماجرای این سیاره گشودهاند. یافتههای اخیر نشان میدهند که برخوردهای عظیم در ابتدای تاریخ مریخ، نهتنها ساختار درونی آن را شکل دادهاند، بلکه شواهدشان همچنان در گوشتهی سیاره باقی مانده است.
برخلاف زمین که تاریخ ژئولوژیکیاش مدام بازنویسی میشود، مریخ همچون کتابی است که صفحات کهنش هنوز دستنخورده ماندهاند. از این رو، هر لرزه و هر سیگنال ضبطشده توسط اینسایت، نه تنها رازهای مریخ بلکه سرنخهایی از گذشتهی سراسر سامانهی خورشیدی را بر ما آشکار میکند.
