סיינטיפיק אמריקן/הפנים הרבות של מאדים

בעשר השנים האחרונות נכנסנו לעידן השלישי בחקר מאדים – ביקור רובוטים על פניו. התבוננות גיאולוגית במאדים חושפת היסטוריה דומה מאוד לזו שהייתה בכדור-הארץ. חלק ראשון

פ' כריסטנסן, סיינטיפיק אמריקן

רבים יוצאים אל המדבר בגלל צחיחותו ופשטותו, אבל אני הולך אליו בגלל מורכבותו. הסלעים במערב אריזונה, שם אני עובד, מגלים את אחד הסיפורים הסבוכים ביותר בתולדות כדור הארץ. שכבות של סלעי גיר פחמתיים (קרבונטים), אדמת סחף מאובנת, חול עשוי קוורץ ולבה שהתמצקה, מראים כי ב- 600 מיליוני השנים האחרונות היה האזור הזה ים רדוד וחמים, אחר כך ביצה עכורה, מדבר רחב ידיים של חוליות נוצצות, מעטה קרחוני ושוב ים רדוד.
הרי געש מתפרצים יצרו איים בגודלה של יפן שנדחפו אחר כך למרחק של 160 ק”מ אל תוך היבשת לאורכם של קווי שבר עצומים. תוך כדי כך שכבות הסלע נטו על צדן, התחממו וייצרו סלעי שיש וקוורציט. ולבסוף באו תהליכי הרמה ובליה ועשו את האזור למדבר שאותו אנו רואים היום.

העידן השלישי

שחזור היסטורי מפורט כזה של ההיסטוריה של מאדים היה עד כה בלתי אפשרי. בימי חיי הפך כוכב הלכת האדום מנקודה בשמי הלילה לארץ של הרי געש נישאים, ערוצי נהרות חרבים, אגמים עתיקים ומישורי לבה סחופי רוחות. ברור שההיסטוריה של מאדים היא אחד הסיפורים המרתקים ביותר במערכת השמש, אבל עד כה מדענים יכלו לצייר אותה בקווים גסים בלבד. שנים התלבטנו בשאלות כוללניות כמו, האם מאדים היה פעם “חם ורטוב” בדומה לכדור הארץ או “קר ויבש” בדומה לירח העקר שלנו – כאילו אפשר לתמצת את תולדותיו של עולם שלם בשתי מילים.

ואולם בעשר השנים האחרונות נכנסנו לעידן השלישי בחקר מאדים. שני העידנים הראשונים היו עידן התצפיות הטלסקופיות של המאה ה-19 ועידן הסקר הראשוני שערכו החלליות של שנות ה-60 וה-70 של המאה ה-20. החלליות החדשות המקיפות את מאדים ואלה שנחתו על פניו אפשרו למפות את הטופוגרפיה של כוכב הלכת, לקבוע את המינרלוגיה שלו, לצלם את פני השטח ולמזג בין הנתונים שנאספו במסלול, לבין נתוני האמת של פני השטח. מאדים נעשה סוף-סוף מקום שאני יכול לחקור אותו באותה דרך שבה גאולוגים עובדים, להיעזר בסלעים שעל פניו, במינרלים ובתצורות הנוף כדי לטוות סיפור. ומה שמצאנו מראה שתולדות מאדים רצופות מגוון מרשים של תהליכים ותנאים שונים. אנו מתחילים להבין שמאדים ראה יובש עז, רטיבות גמורה ומעטה של שלג וקרח. הגדרות פשוטות אינן מתאימות עוד כדי לתארו. במקום לומר “חם” או “קר” אנו שואלים: עד כמה חם? עד כמה רטוב? במשך כמה זמן? היכן? והתשובות שצצות ועולות מורות על הדבר שבגללו רבים מאיתנו חוקרים את כוכב הלכת האדום: על מאדים קיימים, או שהיו קיימים בעבר, תנאים המאפשרים קיום חיים.

שני אתרים, שתי זוויות ראייה

בינואר 2004 הנחיתה סוכנות החלל האמריקנית (נאס”א) שני מכשירים, מהמורכבים ביותר שנבנו אי-פעם, בשני אתרים שונים מאוד זה מזה על מאדים. רכבי השטח, ספיריט ואופורטיוניטי, עמוסים במצלמות ובספקטרומטרים, יצאו לענות על השאלה המרכזית בגאולוגיה של מאדים: מה היה תפקידם של המים? ספיריט קיפצה ונחתה במכתש גוסב (Gusev Crater). המכתש נבחר לנחיתה בגלל צורתו: תמונות שצולמו ממסלול בחלל הראו כבר מזמן שערוץ רחב, הקרוי עמק מאדים (Ma'adim Vallis), נשפך אל תוך מכתש גוסב ורומז שהוא היה פעם אגם.

תחילה המכתש קצת אִכזב מפני שספיריט לא מצאה סימנים למים בעברו אלא סלעים געשיים. הספקטרומטרים הראו שהסלעים מורכבים מן המינרלים אוליבין (olivine) ופירוקסן (pyroxene), מינרלים שהיו מתפרקים לו נחשפו אפילו לכמויות זעירות של מים נוזליים. לא ייתכן אפוא שהסלעים ראו כמות נכבדה של מים בכשלושת מיליארדי השנים האחרונות מאז ההתפרצות הגעשית שיצרה אותם. אבל, ככל שהעפילה ספיריט במעלה גבעות קולומביה הצופות על אתר הנחיתה, נעשו הדברים מעניינים יותר. ספיריט מצאה שם שפע של מלחים המכילים גופרית.

אין ספק אפוא שהסלעים הגעשיים נכתשו לגרגרים דקים שהודבקו אחר-כך זה לזה באמצעות מלח ששימש כמלט. בתהליך הזה השתתפו אולי מים נוזליים שחלחלו דרך הסלעים, או אולי חומצה גופרתית שהגיבה עם המינרלים שכבר נמצאו בהם. על אף הרמז הזה למים, הסלעים מכילים כמויות ניכרות של אוליבין ופירוקסן. לפיכך, גם בקרקעיתו של אגם לכאורה, נראה שתפקיד המים במיליארדי השנים האחרונות היה משני בלבד.

אופורטיוניטי נחתה במישור מרידיאני (Meridiani). הבחירה באתר הזה מסמלת שלב חדש בחקר מערכת השמש בידי האדם: עד כה מדענים לא שלחו אף פעם חללית למקום מסוים רק בגלל המינרלוגיה שלו. המשימות הראשונות למאדים קבעו את הרכב היסודות הכימיים של פני השטח. אבל היה צורך במכשיר אחר כדי לזהות אלו המינרלים היסודות האלה יוצרים ומהו המבנה הגבישי שלהם. לשם כך פיתחתי את הספקטרומטר לפליטה תֶרמית (TES), מכשיר שנשלח בחללית נאס”א “מארס גלובל סורוויור” המקיפה את כוכב הלכת מ-1997. במפות המינרלים שהכנו בעזרת המכשיר בלט מישור מרידיאני בשכיחות הגבוהה של הֶמטיט גבישי המצוי בו.
תחמוצת הברזל הזאת, הנפוצה על פני כדור הארץ, נוצרת בכמה תהליכים שברובם משתתפים מים. אחד התהליכים הוא שיקוע מתוך נוזלים הזורמים דרך סלעי משקע. תהליך אחר הוא שקיעה והתייבשות של מינרלים מכילי מים, כגון גאוטיט, מינרל חום-אדום המצוי באדמות מדבריות רבות. מן החלל נראו הסלעים עתירי ההמטיט במרידיאני כשכבות דקות הניתנות לשחיקה בקלות. נראָה ששכבות הסלע מכסות שטח עתיק וזרוע מכתשים, וממלאות ערוצים ואזורים נמוכים אחרים שהיו קיימים עוד לפני היווצרותן. הנוף רמז שמדובר בסלעי משקע שנוצרו מתוך מים, ולא במשקעים שכיסו את כל השטח כמו שעושה אפר געשי או אבק נישא ברוח.

הנחיתה אישרה: היו כאן מים

כמה ימים לאחר נחיתתה אישרה אופורטיוניטי שמישורי מרידיאני היו שרויים פעם מתחת למים. מיד עם הנחיתה היא איתרה בפעם הראשונה על מאדים שכבות של סלע משקע שבצבצו מן הקרקע. הסלעים הכילו כמות רבה של מלחים גופרתיים (סולפאטים) – 30 עד 40 אחוזים ממשקל הסלע.
מלחים כאלה יכולים להיווצר רק על ידי התנדפות של מים עשירים בגופרית. כמות המלחים הגופרתיים שנמצאו במכתש גוסב לא מתקרבת לכמויות של מרידיאני. ההמטיט מופיע בכדוריות (שזכו לכינוי “אוכמניות”) בקוטר של 5-1 מ”מ הנעוצות בשכבות הסלע ומפוזרות בכל עבר על הקרקע.

חיים על מאדים?
מרבץ הסלע הגדול ביותר שחקרה אופורטיוניטי, צוק בארנס, הוא כנראה סדרה של דיונות חול מאובנות שנרטבו במי-שטח ומי-תהום. רבים מגרגרי הסלע בצוק הם מלחים גופרתיים שנוצרו בהתנדפות של מים עומדים, אולי במישורים שבין הדיונות (הידועים בשם פלאיה). אם אפשר לשפוט ממבנים דומים על כדור הארץ, הסלעים של צוק בארנס נוצרו במשך אלפים עד מאות אלפי שנים. כדוריות ההמטיט נוצרו אולי אחר כך, כאשר מים רוויים בברזל חלחלו דרך סלעי המשקע. בפעם הראשונה יכלו מדענים לחקור מרבץ סלע על מאדים באותה דרך רבת-פנים שבה חוקרים גאולוגים את כדור הארץ.

אפילו המורפולוגיה של מישורי מרידיאני, אחד הנופים השטוחים ביותר שנצפו על כוכב לכת כלשהו, דומים לקרקעית אגם. היקף מרבץ ההמטיט, כפי שהוא נראה מן החלל, מרמז שהמישורים היו פעם אגם גדול או ים קטן ולא חלק מאוקיינוס רחב-ידיים. שכבות סלע עשירות בהמטיט נצפו גם בכמה מכתשים מדרום למרבץ ההמטיט הראשי וממערב לו, מכתשים שהיו אולי אגמים נפרדים.

בקיצור, נראה היה כאילו שני כלי הרכב נחתו על שני כוכבי לכת שונים לגמרי: האחד, מדבר צחיח מכל מדבר על פני כדור הארץ, והאחר, ארץ אלף האגמים. האם אלו שתי האפשרויות היחידות, או שהגאולוגיה של מאדים מגוונת אף יותר? האם שני האתרים, המרוחקים אלפי קילומטרים זה מזה, מייצגים את כל טווח ההרכבים של סלעים על מאדים ואת כל מגוון הפעילות של מים על פניו? כדי לענות על השאלות הכלליות האלה פנו המדענים לבחון מחדש את הנתונים שנאספו בתצפיות לוויין.
ידען מאדים
אתר סיינטיפיק אמריקן בעברית, בו ניתן גם לרכוש מנוי לכתב העת

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~349310217~~~16&SiteName=hayadan