حدود ۱۱ میلیون سال پیش، برخورد یک سیارک با مریخ باعث شد قطعاتی از این سیاره سرخ به فضا پرتاب شوند. یکی از این قطعات سرانجام به زمین برخورد کرد و در دانشگاه پردو آمریکا قرار گرفت و به عنوان شهاب‌سنگ لافایت شناخته شد.
این کشف نادر نقش اساسی در افشای رازهای گذشته آبی مریخ داشته و تحقیقات جدیدی که اخیراً در ژورنال Geochemical Perspective Letters منتشر شده است، دیدگاه‌های جدیدی درباره زمان و ماهیت فعالیت‌های آبی در گذشته مریخ ارائه می‌دهد.
ردیابی گذشته آبی مریخ
دانشمندان مدت‌ها بود می‌دانستند که شهاب‌سنگ لافایت با آب مایع روی مریخ تعامل داشته، اما زمان دقیق این رویداد مشخص نبود.
دکتر ماریسا ترمبلی، استادیار بخش علوم زمین، جوی و سیاره‌ای دانشگاه پردو، هدایت تیمی بین‌المللی را برعهده داشت تا سن مواد معدنی تغییر شکل یافته به واسطه آب در این شهاب‌سنگ را تعیین کنند و به نتیجه ۷۴۲ میلیون سال پیش رسیدند.
ترمبلی توضیح داد: «تعیین سن این مواد معدنی می‌تواند به ما بگوید که در چه زمانی در گذشته زمین‌شناسی مریخ، آب مایع در سطح یا نزدیک آن وجود داشته است.»
این یافته‌ها نشان می‌دهد که اگرچه در آن زمان آب مایع زیادی در سطح مریخ وجود نداشته، احتمالاً از طریق ذوب یخ زیرسطحی یا پرمافراست ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی مقطعی که هنوز هم در مریخ مشاهده می‌شود، پدید آمده است.
حفظ لحظه‌ای در تاریخ زمین‌شناسی مریخ
این مطالعه نه تنها زمان تعامل آب با شهاب‌سنگ را مشخص کرد، بلکه تأیید کرد که تاریخ‌گذاری تحت تأثیر وقایع پس از خروج شهاب‌سنگ از مریخ قرار نگرفته است.
ترمبلی افزود: «این سن می‌توانست تحت تأثیر برخوردی که شهاب‌سنگ لافایت را از مریخ خارج کرد، گرمایی که طی ۱۱ میلیون سال شناور بودن در فضا تجربه کرد، یا گرمای ناشی از سقوط به زمین قرار بگیرد.»
اما تیم تحقیقاتی تأیید کرد که هیچ‌یک از این عوامل سن را تغییر نداده و جدول زمانی تعامل با آب معتبر است.
رایان ایکرت، محقق دانشگاه پردو و یکی از نویسندگان مطالعه، تحلیل ایزوتوپ‌های سنگین را برای تأیید بیشتر انجام داد که داده‌های قبلی تعامل سنگ و آب در این شهاب‌سنگ احتمالاً تحت تأثیر فرایندهای زمین‌شناسی دیگر قرار گرفته بودند.
ایکرت گفت: «این شهاب‌سنگ به طور منحصربه‌فردی شواهدی از واکنش با آب دارد. تاریخ دقیق این واکنش مورد بحث بود و انتشار ما تاریخ حضور آب را مشخص می‌کند.»
سفر اسرارآمیز شهاب‌سنگ
سفر شهاب‌سنگ لافایت به دانشگاه پردو کمی مرموز است. این شهاب‌سنگ در سال ۱۹۳۱ در یکی از کشوهای دانشگاه پیدا شد، اما چگونگی رسیدن آن به آنجا نامشخص باقی مانده است.
در تحقیقات قبلی، ترمبلی و تیم او با استفاده از نشانه‌های بیماری‌های کشاورزی موجود در آلاینده‌های آلی روی شهاب‌سنگ، زمانی که ممکن است به زمین افتاده باشد را محدود کردند.
هنگامی که شهاب‌سنگ از مریخ جدا شد، در فضا تحت بمباران مداوم پرتوهای کیهانی قرار گرفت که ایزوتوپ‌های خاصی تولید کرد و سرنخ‌هایی از زمان برخورد آن به زمین ارائه داد.
ترمبلی بیان کرد: «بسیاری از شهاب‌سنگ‌ها توسط برخوردها بر روی مریخ و دیگر اجرام سیاره‌ای تولید می‌شوند، اما تنها تعداد معدودی در نهایت به زمین می‌افتند.»
کپسول‌های زمان سیاره‌ای
شهاب‌سنگ‌هایی مانند لافایت به عنوان کپسول‌های زمان سیاره‌ای عمل می‌کنند و داده‌های ارزشمندی درباره تاریخ زمین‌شناسی و محیطی سیاره‌های خود ارائه می‌دهند. به دلیل ساختار متراکم، محتوای فلزی و خواص مغناطیسی، شهاب‌سنگ‌ها معمولاً از سنگ‌های زمینی قابل تشخیص هستند.
ترمبلی توضیح داد: «ما می‌توانیم شهاب‌سنگ‌ها را با مطالعه مواد معدنی موجود در آن‌ها، روابط معدنی آن‌ها و بررسی پوسته ناشی از ورود به جو زمین شناسایی کنیم.»
با تحلیل این ویژگی‌ها و امضاهای شیمیایی آن‌ها، دانشمندان اغلب می‌توانند منشأ سیاره‌ای شهاب‌سنگ را تعیین کنند.
تاریخچه پیچیده شهاب‌سنگ‌ها
این تحقیق نقطه عطف مهمی برای تیمی بود که شامل دانشمندانی از مؤسسات مختلف دنیا مانند مرکز تحقیقات محیطی دانشگاه‌های اسکاتلند (SUERC)، دانشگاه سنت اندروز، دانشگاه گلاسگو، دانشگاه بریستول و موزه تاریخ طبیعی لندن بود.
ترمبلی گفت: «پیش از آمدن به پردو، رایان و من هر دو در SUERC بودیم، جایی که تحلیل‌های ایزوتوپی آرگون-آرگون مواد معدنی تغییر شکل یافته در لافایت انجام شد.»
همکاران آن‌ها در SUERC و موزه تاریخ طبیعی مدت‌هاست که در مطالعه تاریخ پیچیده لافایت همکاری داشته‌اند.
تاریخ‌گذاری مواد معدنی در شهاب‌سنگ‌ها
تعیین سن مواد معدنی تغییر یافته توسط آب در لافایت و دیگر شهاب‌سنگ‌های مشابه آن، که به نام نخلیت‌ها شناخته می‌شوند، محور اصلی تحقیقات در علم سیاره‌ای بوده است، زیرا این شهاب‌سنگ‌ها لحظاتی را ثبت می‌کنند که آب مایع در مریخ حضور داشته است.
به دلیل تغییرات پیچیده در طول زمان، تلاش‌های قبلی برای تاریخ‌گذاری این مواد معدنی با عدم قطعیت‌هایی همراه بود.
با این حال، تیم تحقیقاتی اکنون یک روش تاریخ‌گذاری محکم توسعه داده است که می‌تواند در مورد سایر شهاب‌سنگ‌ها اعمال شود و درک ما از زمان‌های احتمالی حضور آب در مریخ و دیگر سیارات را بهبود بخشد.
آینده علم سیاره‌ای
به لطف صندوق شهاب‌سنگ استاهورا برای دانشجویان کارشناسی، تحقیقات ترمبلی و ایکرت روی شهاب‌سنگ لافایت ادامه خواهد یافت و دانشجویان کارشناسی در بخش EAPS دانشگاه پردو نیز در آن مشارکت خواهند داشت.
این فرصت به دانشجویان امکان می‌دهد که در تحقیقات واقعی علوم سیاره‌ای مشارکت داشته باشند و به کشف تاریخ‌های پیچیده نمونه‌های شهاب‌سنگی کمک کنند.
کار تیم ترمبلی روی شهاب‌سنگ لافایت اهمیت علمی آن را نشان می‌دهد و تاریخ پیچیده‌ای را که آن را به گذشته زمین‌شناسی مریخ متصل می‌کند، آشکار می‌سازد.
یافته‌های آن‌ها نه تنها فهم ما از مریخ را عمیق‌تر می‌کند، بلکه معیاری برای تحقیقات آینده ایجاد می‌کند که ممکن است اطلاعات بیشتری درباره تاریخ آب و هوای مریخ، فعالیت‌های آبی و امکان پشتیبانی از حیات در این سیاره فاش کند.
