يك سال ماجراجويي شگفت‌انگيز پرسويرنس در مريخ چگونه گذشت؟

يك سال پيش، مريخ‌نورد پرسويرنس براي فرود روي مريخ شتاب گرفت و پس از هفت ماه و پيمودن مسير ۴۶۶ ميليون كيومتري به مقصد خود نزديك شد. در ۱۸ فوريه‌ي سال گذشته، فضاپيماي حامل مريخ‌نورد با سرعت تقريبي ۲۱ هزار كيلومتر بر ساعت وارد جو مريخ شد. تنها در هفت دقيقه (آنچه مهندسان ناسا هفت دقيقه‌ي وحشت مي‌نامند) فضاپيما بايستي مجموعه‌اي از مانورها را انجام مي‌داد تا مريخ‌نورد را به آرامي روي سطح فرود بياورد.

با توجه به چند دقيقه‌ تأخير ارتباطات راديويي، افراد بخش كنترل مأموريت آزمايشگاه پيش‌رانش جت ناسا آن روز صرفاً تماشاچي بودند. اگر اشتباهي رخ مي‌داد هيچ زماني براي برطرف كردن آن وجود نداشت و مأموريت ۲٫۷ ميليارد دلاري براي جستجوي شواهد حيات روي سياره‌ي سرخ به باد مي‌رفت.

اما پرسويرنس عملكرد بي‌نقصي داشت و پس از فرود فيلم جذابي را از خود منتشر كرد. در نهايت اين مريخ‌نورد به مجموعه‌ي ربات‌هاي كاوشگر ناسا در مريخ پيوست. به گفته‌ي جنيفر تروسپر، مدير پروژه‌ي پرسيورنس: «مريخ‌نورد پرسيورنس عملكرد خارق‌العاده‌اي دارد.»

سلفي ثبت‌شده توسط مريخ‌نورد پرسويرنس روي سنگي با نام مستعار «روچت» كه در ماه سپتامبر ثبت شده است.

دوازده ماه بعد، پرسويرنس به دهانه‌ي ۴۵ كيلومتري يزرو رسيد. براساس توپوگرافي‌ها واضح است كه بيش از سه ميليارد سال پيش، يزرو توده‌اي آبي هم اندازه با درياچه‌ي تاهو در آمريكا بود و رودخانه‌هايي از غرب و شرق آن جريان داشتند. يكي از اولين مأموريت‌هاي پرسويرنس، راه‌اندازي اينجنيوتي، هلي‌كوپتر رباتيك كوچك بود. اينجنيوتي اولين هواگردي است كه از سطح سياره‌اي ديگر بلند مي‌شود. پرسويرنس همچنين عملكرد فناوري توليد اكسيژن را به نمايش گذاشت كه براي مأموريت‌هاي سرنشين‌دار به مريخ ضروري است.

پرسويرنس در مرحله‌ي بعدي به مطالعه بستر دهانه‌ي يزرو پرداخت و مشخص شد سنگ‌هاي اين دهانه با انتظارات دانشمندان فاصله دارند. پرسويرنس براي جمع‌آوري هسته‌هاي سنگي چند مرتبه به اشكال برخورد كرد. مريخ‌نورد مواد سنگي را در قالب استوانه‌هايي استخراج مي‌كند كه هم‌اندازه با گچ تخته سياه هستند و در مأموريت‌هاي آينده به زمين بازخواهند گشت. مهندسان بالاخره توانستند اشكالات را حل كنند و همه چيز به خوبي پيش رفت. به گفته‌ي جوئل هورويتز، استاد علوم زمين دانشگاه استوني بروك نيويورك و يكي از اعضاي تيم علمي مأموريت: «سال شگفت‌انگيزي را پشت سر گذاشتيم. سرعت كار فوق‌العاده است.»

ويدئوي دهانه‌ي يزرو كه توسط مريخ نورد پرسيورنس ناسا ثبت شده است، دلتايي را نشان مي‌دهد كه ميلياردها سال پيش شكل گرفت

تيم مأموريت پرسويرنس، پس از ماه‌ها مطالعه بستر دهانه در حال آماده‌سازي براي رويداد علمي اصلي است: مطالعه دلتاي رودخانه‌اي خشك‌شده در حاشيه‌ي غربي يزرو. دانشمندان انتظار دارند در اين دهانه سنگ‌هايي رسوبي را پيدا كنند كه مي‌توانند حاوي اكتشافات شگفت‌انگيز مثل علائم حيات مريخي باشند. به گفته‌ي امي ويليامز، استاد زمين‌شناسي در دانشگاه فلوريدا و يكي از اعضاي تيم علمي پرسويرنس:

دلتاها حداقل روي زمين محيط‌هاي زيست‌پذيري هستند؛ زيرا در آن‌ها آب و رسوبات فعال وجود دارند كه از رودخانه به درياچه راه يافته‌اند.

چنين رسوباتي مي‌توانند مولكول‌هاي كربني مرتبط با حيات را ذخيره و حفظ كنند. به گفته‌ي دكتر ويليام: «اين مناطق نقاط خوبي براي جستجوي كربن زيستي هستند. خوشبختانه كربن زيستي كه يكي از عناصر بومي مريخ است در آن لايه‌ها جمع مي‌شود.» پرسويرنس در فاصله‌ي تقريبي يك و نيم كيلومتري از دلتا قرار داد؛ اما حتي از اين فاصله هم دوربين تيزبين اين مريخ نورد مي‌تواند لايه‌هاي رسوبي را مطالعه كند. همچنين تخت سنگ‌هايي روي دلتا قرار دارند و جريان آب برخي سنگ‌ها را به داخل دهانه برده است. جيم بل، دانشمند سياره‌اي دانشگاه ايالتي آريزونا مي‌گويد: «اين شواهد داستان جذابي را روايت مي‌كنند.»

داده‌هاي پرسويرنس تأييد مي‌كنند كه آنچه تصاوير مداري نشان دادند، واقعا دلتاي رودخانه است و تاريخچه‌ي آبي پيچيده‌اي دارد. تخته‌سنگ‌ها كه تقريباً از ارتفاعات مجاور به دلتا آمده‌اند به سيلاب‌هاي شديد در يزرو اشاره مي‌كنند.

تصاوير مدارپيماي اكتشافي مريخ در ژانويه‌ي ۲۰۲۲ طوفان گرد‌وغباري را در مقياس منطقه‌اي نشان مي‌دهند كه موقعيت مريخ‌نورد پرسويرنس و هلي‌كوپتر اينجنيوتي (دايره‌ي سفيد) را مخفي كرد. سمت راست: تصوير ثبت شده توسط ابزار Mastcam-Z پرسويرنس تأييد مي‌كند كه مريخ‌نورد از سپتامبر گذشته هسته‌اي سنگي را در مخزن نمونه‌ي خود دارد.

به گفته‌ي دكتر بل، يكي از پژوهشگران اصلي دوربين‌هاي پيچيده‌ي پرسويرنس: «شواهد تنها نشان‌دهنده‌ي رسوب آهسته‌ي دانه‌هاي شن و ماسه نيستند.» مديران مأموريت، پرسويرنس را به صورت مستقيم از محل فرود به دلتا هدايت كردند؛ اما مريخ‌نورد در نقطه‌اي فرود آمد كه مسير مستقيم آن به وسيله‌ي تل‌هاي ماسه مسدود شده بودند. ساختارهاي زمين‌شناسي در جنوب آن‌ها را مجذوب كرد.

به گفته‌ي كنت فارلي، ژئوفيزيكدان مؤسسه‌ي فناوري كاليفرنيا و دانشمند پروژه: «ما در موقعيت شگفت‌انگيزي فرود آمديم و بيشترين استفاده را از آن برديم.» ازآنجاكه دهانه‌ي يزرو زماني يك درياچه بود، انتظار مي‌رفت كف درياچه مملو از سنگ‌هايي باشند كه از رسوباتي ته‌نشين‌شده ايجاد شده‌اند. كاترين استك مورگان از آزمايشگاه پيشرانش جت ناسا و دانشمند پروژه مي‌گويد:

در نگاه اول نبود لايه‌ها به اين معني بود كه احتمالاً رسوبي نيستند. در عين حال هيچ شواهدي از منشأ آتشفشاني براي سنگ‌ها پيدا نشد.

نيكولاس توسكا، استاد سنگ‌شناسي و معدن در دانشگاه كمبريج انگلستان و يكي از اعضاي تيم علمي مي‌گويد: «هنوز مشخص نيست چرا اين منطقه يكي از عجيب‌ترين ساختار‌هاي زمين‌شناسي مريخ را دارد.» تيم پژوهشگرها همچنين هلي‌كوپتر اينجنيوتي را براي پرواز بر فراز سطح مريخ طراحي كرد. اينجنيوتي يكي از آخرين بخش‌هاي الحاقي مأموريت بود كه قصد داشت امكا‌ن‌پذيري پرواز در هواي رقيق مريخ را اثبات كند. ايجنيوتي در ۱۸ آوريل سال گذشته تا ارتفاع سه متري بالا رفت به مدت ۳۰ ثانيه پرواز كرد و سپس به زمين بازگشت. اين پرواز در مجموع ۳۹٫۱ ثانيه به طول انجاميد. در هفته‌هاي بعد، اينجنيوتي چهار پرواز ديگر با مدت زمان، ارتفاع و سرعت اوليه‌ي بيشتر انجام داد.

ابزار Mastcam-Z مريخ نورد پرسيورنس ناسا چشم‌اندازي نزديك از برخاستن و فرود هلي‌كوپتر اينجنيوتي را ثبت كرده است.

قرار بود مأموريت اينجنيوتي پس از چهار پرواز به پايان برسد؛ زيرا پرسويرنس بايد آن را رها مي‌كرد و به پژوهش علمي ادامه مي‌داد؛ اما ناسا به اين نتيجه رسيد كه پنج پرواز كافي نيست. وقتي پرسويرنس كاوش سنگ‌ها به سمت جنوب را آغاز كرد، هلي‌كوپتر اينجنيوتي آن را همراهي كرد و به مطالعه زمين پيش روي مريخ‌نورد پرداخت. بدين‌ترتيب وقت مريخ‌نورد با برخورد به سنگ‌هاي غيرمنتظره به هدر نمي‌رود. به گفته‌ي تروسپر: «با ارسال هلي‌كوپتر و مطالعه تصاوير ارسالي آن متوجه شديم به كدام مناطق نبايد برويم.»

اينجنيوتي به‌تازگي نوزدهمين پرواز خود را كامل كرده است، در وضعيت خوبي به سر مي‌برد و باتري‌هاي آن هنوز شارژ نگه مي‌دارند. هلي‌كوپتر همچنين قابليت‌هاي پرواز خود را در هواي رقيق و سردتر ماه‌هاي زمستاني ثابت كرده است. اينجينوتي از طوفان گردوغبار ماه ژانويه نيز جان سالم به در برد.

پرسويرنس با مطالعه و حفاري نمونه‌ سنگ‌ها در جنوب محل فرود خود، دانشمندان را شگفت‌زده كرد. به گفته‌ي دكتر استك مورگان: «اين سنگ‌ها آتشفشاني به انديشه متخصصين مي‌رسند. دقيقاً همان چيزي كه از يك جريان گدازه‌ي بازالتي انتظار داريم.»

ابزارهاي پرسويرنس براي مطالعه مواد سازنده‌ي سنگ‌هاي مريخي دانه‌هاي كوچك آن‌ها را مطالعه مي‌كنند كه به كوچكي يك دانه‌ي ماسه هستند. دوربين‌هاي موجود روي بازوي رباتيك هم مي‌توانند تصاويري از نماهاي نزديك را ثبت كنند. در مشاهدات ذرات بزرگ اوليوين ديده شدند؛ ماده‌ي معدني سنگ آذرين كه مي‌تواند در بستر جريان گدازه‌اي بزرگي انباشته شود. قطعات ديگري هم بين ذرات اوليوين ظاهر شدند كه با كربنات پر شده بودند؛ ماده‌اي معدني كه ازطريق واكنش با آب تشكيل مي‌شود.

درنتيجه ممكن است بستر دهانه‌ي يزرو داراي همان سنگ آتشفشاني اوليويني باشد كه مدارپيماي مريخي در آن منطقه مشاهده كرده بود. اين سنگ ممكن است قبل از پر شدن دهانه با آب تشكيل شده باشد. به انديشه متخصصين مي‌رسد رسوبات درياچه روي سنگ‌هاي آتشفشاني را پوشانده‌اند، سپس آب به داخل آن‌ها نفوذ كرده و باعث تشكيل كربنات شده است. سپس به آرامي در طي چند ميليارد سال باد باعث محو شدن رسوبات شده است. هواي رقيق مريخ مي‌تواند باعث فرسايش بخش زيادي از سنگ‌ها شود درنتيجه شناسايي آن‌ها براي زمين‌شناسان دشوار است. به گفته‌ي دكتر فارلي: «چشم‌اندازهاي مريخي به چشم‌اندازهاي روي زمين نزديك نيستند.»

غروب خورشيد در مريخ، تاريخ ۹ نوامبر ۲۰۲۱، دويست و پنجاه و هفتمين روز مريخ مأموريت

در طول سال اول مأموريت پرسويرنس، جمع‌آوري نمونه‌هاي سنگي دشوارترين بخش مأموريت بودند. به مدت ده‌ها سال دانشمندان سياره‌اي روياي آوردن قطعه‌اي از مريخ به زمين را در سر داشتند تا بتوانند سنگ‌ها را با جديدترين ابزارهاي آزمايشگاهي مطالعه كنند.

پرسويرنس اولين گام بشر در تحقق اين رويا به واقعيت است. اين كاوشگر حفره‌هايي را در سنگ‌ها ايجاد مي‌كند و آن‌ها را در لوله‌هايي عايق نگه‌داري مي‌كند. ازآنجاكه پرسويرنس راهي براي ارسال نمونه‌هاي سنگي به زمين ندارد، بعدا فضاپيمايي ديگر بايد آن‌ها را به خانه بفرستد. اين مأموريت «بازگشت نمونه‌ي مريخي» (Mars Sample Return) نام دارد و پروژه‌ي مشترك ناسا و آژانس فضايي اروپا است. مهندسان در طول مرحله‌ي توسعه‌ي پرسويرنس، دريل آن را روي مجموعه‌ي وسيعي از سنگ‌هاي زمين آزمايش كردند؛ اما وقتي پرسويرنس براي حفاري اولين سنگ مريخي تلاش كرد، مشخص شد ماهيت اين سنگ با تمام سنگ‌هاي زميني متفاوت است.

سنگ در طول حفاري به خاك تبديل شد و از لوله خارج شد. پس از چند تلاش موفق، يكي از تلاش‌ها اشكال‌ساز شد. ذرات سنگريزه وارد بخش نامناسبي از مريخ‌نورد شدند و پس از چند هفته تلاش براي رفع اشكال، از داخل مريخ‌نورد زدوده شدند. پرسويرنس نمونه‌هاي خود را بعدا رها خواهد كرد تا مريخ‌نورد مأموريت بازگشت نمونه آن‌ها را بردارد. بدين صورت، از كابوس مرگ اين كاوشگر و از بين رفتن سنگ‌هايي كه حمل مي‌كند، جلوگيري خواهد شد.

هلي‌كوپتر اينجنيوتي تصوير سمت چپ را را دوربين رنگي و تصوير سمت راست را با دوربين كنترل و هدايت خود ثبت كرده است.

تصويري از مدارپيماي اكتشافي كه مسير پرسويرنس را در مريخ نشان مي‌دهد. خط سفيد مسير طي‌شده توسط اين مريخ‌نورد را از زمان فرودش در سال گذشته تا موقعيت فعلي آن در «سيتاي جنوبي» نشان مي‌دهد (نقطه‌ي آبي روشن). مريخ‌نورد از همين مسير به محل فرود بازمي‌گردد و سپس در راستاي خط آبي به دلتا خواهد رفت

حداكثر سرعت پرسويرنس مانند حداكثر سرعت كيورياسيتي، ديگر مريخ‌نورد ناسا است كه در سال ۲۰۱۲ روي دهانه‌‌اي ديگر فرود آمد؛ اما پرسويرنس با وجود نرم‌افزار خودران مي‌تواند مسافت‌هاي بيشتري را پوشش دهد. اين مريخ‌نورد براي رسيدن به دلتا بايد مسير خود به سمت نقطه‌ي فرود را مجددا طي كند و سپس مسير ديگري را در اطراف تل‌هاي ماسه‌اي به سمت شمال آغاز كند.

پرسويرنس احتمالاً در اواخر مي يا اوايل ژوئن به دلتا خواهد رسيد. اينجنيوتي هم تلاش مي‌كند با پرسيورنس همراه شود. اين هلي‌كوپتر سريع‌تر از مريخ‌نورد حركت مي‌كند اما پس از هر پرواز پنل‌هاي خورشيدي آن بايد چند روز درمعرض نور خورشيد باشند تا باتري‌ها مجددا شارژ شوند. پرسويرنس كه نيروي خود را از گرماي پلوتونيومي دريافت مي‌كند مي‌تواند به صورت بي‌وقفه به راه خود ادامه دهد. بااين‌حال اينجنيوتي مي‌تواند مسير تل‌هاي ماسه‌اي را ميانبر بزند. به گفته‌ي زانتوس: «هدف ما رسيدن به دلتا است و درباره‌ي اتفاقات آن سوي دلتاي رودخانه هنوز تصميم نگرفته‌ايم.»

واقعا درحال تلاش هستيم تا زماني را مطالعه كنيم كه دانش بسيار اندكي درباره‌اش داريم. ما اصلا نمي‌دانيم فرايندهاي شيميايي چه زماني براي تشكيل نخستين سلول گرد هم جمع شدند. بنابراين احتمالاً درحال نگاه‌كردن به چيزي هستيم كه تازه مي‌دريابيم حيات است.