בשנה הראשונה של חקר מכתש ג'זרו במאדים, הרובר (רכב שטח חלל) Perseverance אסף דגימות סלעים רבות - ואלה, כך צופים המדענים, יספקו דרך לבנות ציר זמן היסטורי למאדים. הכוכב המסתורי שמעניין את האנושות עשוי להפוך יום אחד ליעד עבור בני אדם - וההיסטוריה הגיאולוגית של הכוכב היא רלוונטית למדי למטרה זו. למעשה, משימת הרובר פרסווירנס היא לחפש אחר סימנים של תנאים ראויים לחיים במאדים וסימני חיים בעבר.
הדגימות שאסף הרובר יוחזרו לכדור הארץ לבחינה ולתארוך רק ב-2033, אבל בינתיים נאחזים המדענים ממה שגילו עד כה לגבי הדגימות. התגליות החדשות מופיעות במאמר המפורסם היום בכתב העת Science וניתוחים מפורטים יותר של הממצאים צפויים להיות מוצגים בשלושה מאמרים עוקבים, שיפורסמו בהמשך, אחד ב-Science ושניים נוספים ב-Science Advances שיהיו זמינים ברשת.
מכתש ג'זרו, צפונית לקו המשווה של מאדים, היה היעד של משימת מאדים 2020 של נאס"א ושל הרובר פרסווירנס, מכיוון שבו יש מה שנראה כמו דלתא (אזור סחף) של נהר שנוצרה בתוך אגם. התקווה היא שחקר אותה הדלתא יאפשר להבין מתי זרמו מים על פני הכוכב. סלעים שנאספו מרצפת המכתש עומדים בבסיס משקעי הדלתא ולכן גילאי התגבשותם יספקו גבול עליון לתארוך היווצרות הדלתא, כך מסביר הגיאוכימאי דייוויד שוסטר, פרופסור למדע כדור הארץ וכוכבי הלכת באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.
"תארוך היווצרות הדלתא היא אחת המטרות העיקריות של תוכנית החזרת הדגימות שלנו, כי זה יאפשר לנו להעריך מתי האגם היה קיים ומתי היו התנאים הסביבתיים שהיו יכולים להיות לאפשר חיים", אמר שוסטר, שהוא חבר בצוות המדע של נאס"א לאיסוף דגימות, ואחד מכותבי המאמרים.
ההפתעה העיקרית, אמר שוסטר, היא שהסלעים שנאספו מארבעה אתרים על רצפת מכתש ג'זרו הם כאלה שנוצרו תוך התקררות מאגמה מותכת. מדובר בהפתעה טובה, שכן זהו סוג הסלעים הטוב ביותר לגיאוכרונולוגיה מדויקת. הסלעים אף מראים עדות לכך שמים העבירו בהם שינויים כאלה ואחרים - ובכך מרמזים על הימצאותם של מים בשלב כזה או אחר באזור.
"מנקודת המבט של פעולת דגימת הסלעים, זה ענק", אמר שוסטר. "העובדה שיש לנו עדויות לשינויים צורניים שעברו הסלעים האלה כתוצאה מהימצאות של מים - אלה הם המרכיבים שאנשים מאוד מתלהבים מהם בהקשר של הבנת תנאים סביבתיים שעשויים לתמוך בתיאוריית קיומם של חיים בשלב כזה או אחר בכוכב".
"עוד משמעות של הסלעים שאספנו היא היכולת שלהם לספר לנו מתי הי אגם בג'זרו. אנחנו יודעים שהוא היה שם אחרי היווצרות הסלעים המגמטיים על רצפת המכתש", אמר קנת' פארלי מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה, מדען הפרויקט של פרסווירנס. "זה יאפשר לנסות לענות על כמה שאלות מרכזיות: מתי האקלים של מאדים היה כזה שיכול להביא להיווצרות אגמים ונהרות? ומתי כל זה השתנה לתנאים הקרים והיבשים עד מאוד שאנו רואים היום?".
לפני המשימה ציפו הגיאולוגים שרצפת המכתש תהיה מלאה במשקעים סלעיים או בלבה, שהיא סלע מותך שנשפך על פני השטח והתקרר במהירות. אבל בשני אתרים שונים שנבדקו נראה כי הסלעים נוצרו מתחת לאדמה והתקררו באיטיות. כל מה שכיסה אותם אז פשוט נשחק במהלך 2.5 עד 3.5 מיליארד השנים האחרונות.
"ממש התלבטנו במשך תשעת החודשים הראשונים האם הסלעים שאנו מסתכלים עליהם הם משקעים ששקעו באגם, או סלעים שנוצרו תוך התקררות מאגמה מותכת“, אמר. "למעשה, הם אכן מאגמה שהתקררה וצורתם די מפתיעה, כי היא לא נראית כמו סלע וולקני פשוט שזרם לתוך המכתש. הם נראים כמו משהו שנוצר בעומק והתקרר בהדרגה בתא מאגמה גדול".
המכתש נבחן באמצעות קרני רנטגן
המבנה הגבישי של הסלעים לא שונה מהגרניט של סיירה נבאדה, אבל עם הרכב שונה ודק הרבה יותר - מה שנראה כמו גרגירים בגודל מילימטר של אוליבין (מינרל ירוק שעשוי ממגנזיום וברזל) המשולבים בפירוקסן (מינרל אדמוני) שיכול היה להיווצר רק סהתקררות איטית. האוליבין הגס דומה לזה שנראה בכמה מטאוריטים שחושבים שמקורם במאדים. הנתונים התומכים בהשערה זו הגיעו מתמונות מזוויות רבות ומניתוח הקרינה של קרני רנטגן ששיגרו מכשירים שעל הרובר.
לדברי שוסטר, הנתונים מאפשרים כמה תרחישים המסבירים את הסלעים המגמטיים על קרקעית המכתש. "או שהסלע התקרר מתחת לאדמה ועלה מלמטה, איכשהו, או שהיה משהו כמו אגם מאגמה שמילא את המכתש והתקרר בהדרגה", אמר.
דגימות מאתר סמוך שני אובחנו כדומים לסלעים באתר הראשון, אבל הרכבם מעט שונה - והם, על פי הערכת החוקרים, יכולים להיות גם תוצאה של התפרצות געשית מאוחרת יותר. בכל מקרה, השכבה העליונה שנשחקה בחלקה עשויה להיות בעובי של מאות מטרים, ציין שוסטר.
גם הסלעים שהתקררו באיטיות וגם אלה שיתכן שהתקררו מהר יותר, הראו שינויים שנגרמו על ידי מים, אם כי בדרכים שונות. חלקם הכילו כיסי מינרלים שהתעבו ככל הנראה ממים מלוחים - וחלקם הגיבו עם מים הרוויים בפחמן דו-חמצני, כך על פי ניתוחים כימיים שנערכו על סיפון הרובר. הזמנים המדויקים שבהם נוצרו השכבות השונות הללו יתגלו רק על ידי ניתוח מעבדה על פני כדור הארץ, שכן כלי הניתוח הגיאוכימיים הנדרשים לתארוך גדולים מכדי שיוצבו על סיפונה של פרסווירנס.
"יש מגוון תצפיות גיאוכימיות שונות שאנו יכולים לבצע בסלעים הללו כאשר נביא אותם לכדור הארץ. זה יספק לנו מידע מגוון על הסביבה שם", אמר. "אנחנו יכולים להבין מתי הסלע התגבש וזה אחד הדברים שאני הכי מתרגש מהם בכל הנוגע ליכולת שלנו לתארך את היווצרות הדלתא. אבל, זה גם מספק לנו מידע על מתי התרחשה פעילות מעשית בפנים הפלנטה. בשילוב עם צילומי לוויין, נוכל לקשר את זה לתמונה הגדולה".
שוסטר ציין כי דגימות סלע כפולות נלקחו בכל אחד מארבעת האתרים וכי בתוך שנה אלה יישמרו לצד דגימות כפולות אחרות באתר מיוחד סמוך לדלתא, והן יהיו בשימוש רק אם הדגימות העיקריות שעל סיפון פרסווירנס יהיו בלתי נגישות בגלל כשל מכני. המטמון העתידי הזה יכלול גם דגימות שנאספו לאחרונה, של משקעים מהדלתא עצמה - פרטים עליהן ייחשפו במאמר מדעי נוסף בהמשך.