ידענים: Mars Science Laboratory | חלל ואסטרונומיה | משימות למאדים

מאת 6 באוגוסט 2017 2 תגובות

"קיוריוסיטי" (סקרנות), הרובוט המשוכלל והכבד ביותר שנשלח מאז ומעולם לחקר כוכב הלכת האדום, חוגג היום חמש שנים לנחיתתו. אז מה למדנו ממנו על האפשרות לקיום חיים על מאדים, ומה צפוי לו בהמשך?

צילום "סלפי" שעשתה קיוריוסיטי. כדי לעשות צילומים כאלו הרובר משתמש במצלמה המותקנת על הזרוע הרובוטית שלו, שמצלמת אותו מזוויות רבות, ושאחר כך נערכות בפוטושופ כדי להרכיב תמונת סלפי רגילה. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

צילום "סלפי" שעשתה קיוריוסיטי ב-5 באוגוסט 2015. כדי לעשות תמונות כאלו קיוריוסיטי משתמשת במצלמה המותקנת על הזרוע הרובוטית שלה, ומצלמת את עצמה מזוויות רבות. לאחר מכן התמונות נערכות לכדי תמונה אחת בפוטושופ. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

ב-6 באוגוסט 2012, לפני חמש שנים בדיוק, אם הייתם עומדים על מאדים במקום הנכון, הייתם עדים למחזה מפליא – רכב, המרחף מעל הקרקע באמצעות מנועים רקטיים, משלשל מטה רכב נוסף שמחובר אליו בכבל. כאשר הרכב שהונמך הגיע לקרקע, הכבל נותק והרחפת שיגרה עצמה להתרסקות במרחק בטוח. רק 15 דקות לאחר מכן נשמעו צהלות השמחה במרכז הבקרה של נאס"א בפסדינה בקליפורניה, עקב המרחק הרב שעשו אותות הרדיו בדרכם ממאדים לכדור הארץ. הנחיתה המסובכת זכתה לכינוי "7 דקות של טרור" (הזמן שעבר מרגע החדירה לאטמוספירה ועד הנחיתה), אך בסופו של דבר היא עברה בהצלחה מוחלטת, ואפשרה את התחלת המשימה השאפתנית ביותר של נאס"א על מאדים.

קיוריוסיטי, הכינוי שניתן לרכב השטח שהונחת, הוא המשוכלל והכבד ביותר שנשלח אי פעם לכוכב הלכת האדום. אמנם מדובר במועדון מצומצם ביותר של רכבים (בהתחשב בכך שנאס"א היא סוכנות החלל היחידה שהנחיתה והפעילה בהצלחה רכב כלשהו על מאדים, אלא אם כן מחשיבים את 20 השניות הבודדות שבהן פעלה הנחתת הסובייטית מארס 3 ב-1971), אך עם משקל של 900 ק"ג וגודל של מכונית, הרובר מגמד את קודמיו.

הרובר מצויד במערכת מתקדמת ביותר של מכשור מדעי, שהופך אותו למעבדה לכל דבר. בין היתר, מותקן בתוכו תנור מיוחד, שדגימות שנקדחות מסלעים מחוממות בו לטמפרטורה של כ-1000 מעלות צלזיוס, בה נפלטים גזים מתוך הדגימות, שמהם ניתן ללמוד על ההרכב הכימי של הסלעים. בנוסף, לרובר יש לייזר שמאפשר לו לאייד סלעים וללמוד את הרכבם מרחוק.

כל זה כמובן לא בא בחינם, ועלות פיתוח הרובר היא אחת מהגבוהות ביותר של משימות נאס"א, ועומדת על כ-2.5 מיליארד דולר.

למכשור המדעי המשוכלל והיקר הזה יש מטרה מרכזית אחת – לחקור את ההיסטוריה הגאולוגית של מאדים, במטרה לקבוע האם בעברו הרחוק התקיימו התנאים המתאימים לקיום חיים. במשך חמש השנים שעברו מאז הנחיתה, החוקרים השתכנעו שהתשובה לשאלה הזו היא חיובית, ושמאדים הצחיח והקפוא של היום היה שונה מאד מהמאדים החם והרטוב שלפני יותר מ-3 מיליארדי שנים, כפי שמעידה עליו התקופה הקדומה שקיוריוסיטי חושפת במסעה הגאולוגי. חשוב להדגיש שקיוריוסיטי לא גילתה חיים או שרידים של חיים, וגם אין לה יכולת לעשות זאת (אם היו חיים על מאדים, החוקרים סבורים שרוב הסיכויים שהם לא התפתחו מעבר לרמת החיים הבסיסית של חיידקים).

הדמייה של אחד משלבי הנחיתה האחרונים: "עגורן השמיים" ריחף מעל הקרקע ושלשל באמצעות כבל את קיוריוסיטי אל פני הקרקע. מקור: NASA.

הדמייה של שלב הנחיתה האחרון של קיוריוסיטי על פני מאדים: "עגורן השמיים" ריחף מעל הקרקע ושלשל באמצעות כבל את קיוריוסיטי אל פני הקרקע. מקור: NASA/JPL-CALTECH.

אתר הנחיתה של קיוריוסיטי נקבע בתוך "מכתש גייל", מכתש ענק בקוטר של 154 ק"מ, שנוצר לפני בערך 3.7 מיליארדי שנים. אחת התעלומות המרכזיות של המכתש, והמאפיין שמשך יותר מכל את החוקרים לבחור באתר, הוא הר שארפ (או (או אאוליס מונס בשמו הרשמי) שמתנשא במרכז המכתש לגובה של 5.5 ק"מ.

זמן קצר לאחר הנחיתה ב-2012, שהתרחשה במישור בטוח בקרקעית המכתש, הרובר גילה אבנים מעוגלות שהזכירו חלוקי נחל. הם נוצרו כנראה בנחלים שהזרימו מים אל תוך אגם מים גדול שמילא את המכתש, שהתקיים, להערכת החוקרים, בתקופה שבין 3.8 עד 3.3 מיליארד שנה.

עדויות נוספות למים התגלו בשנה הראשונה של המשימה, כאשר קיוריוסיטי הסתובבה בקרקעית המכתש ועדיין לא החלה בטיפוס על ההר. בין היתר, היא גילתה מינרלי חרסית שנוצרו בסביבה ימית, אולי כמשקעים בקרקעיתו של האגם הקדום.

קיוריוסיטי גילתה גם שהמים הללו היו לא מלוחים מדי ולא חומציים מדי, ולכן התאימו לקיום של חיים. למעשה, חוקרי המשימה ציינו שאפילו בני אדם היו יכולים לשתות מהמים הללו.

הדמייה של מתש גייל והר שארפ במרכזו. אתר הנחיתה של קיוריוסיטי מסומל באליפסה ירוקה בקרקעית המכתש. החוקרים מעריכים שבעבר הקדום של מאדים, ההר לא הי קיים עדיין, ובמקום זאת המכתש התמלא באגם של מים נוזליים, שייתכן ושרד במשך מאות מיליוני שנים. מקור: NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS.

הדמייה של מכתש גייל והר שארפ במרכזו. החוקרים מעריכים שבעבר הקדום של מאדים, ההר לא היה קיים עדיין, ובמקום זאת המכתש היה מלא באגם של מים נוזליים, שייתכן ושרד במשך מאות מיליוני שנים. מקור: NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS.

ב-2014 הרובר החל לראשונה לטפס על מורדות ההר, שמורכב משכבות גאולוגיות שונות, כל אחת מהן מספרת סיפור שונה על ההיסטוריה הגאולוגית של כוכב הלכת האדום. החוקרים מקווים שככל שקיוריוסיטי תטפס אל עבר פסגת ההר, היא תגיע לשכבות גאולוגיות צעירות יותר, ותתעד את התהליך שהפך את מאדים מהעולם הרטוב והחמים שהזכיר אולי את כדור הארץ, אל מדבר צחיח וקפוא, עם אטמוספירה דלילה מאד, שמהווה פחות מאחוז אחד מהאטמוספירה של כדור הארץ.

השכבה הגאולוגית הראשונה שקיוריוסיטי הגיעה אליה בבסיס ההר כונתה "מערך מוריי" (Murray Formation), וגילתה כי רובו מורכב ממשקעים של אבן בוץ (Mudstone), שנוצר בקרקעית אגמים. מכיוון שבכדור הארץ למשקעים אלו לוקח מיליוני שנים להיווצר, החוקרים יכלו להסיק שהאגם הקדום במכתש גייל התקיים במשך מיליוני ואף מאות מיליוני שנים, נתון מעודד נוסף לאפשרות שאם חיים יכולים להתפתח מחוץ לכדור הארץ, אזי הייתה להם הסביבה המתאימה לעשות זאת באותה תקופה קדומה.

תגלית חשובה נוספת שסיפקה קיוריוסיטי לאחרונה נוגעת לתעלומה המרכזית של הימצאות הר שארפ במרכז המכתש. למכתשים רבים במערכת השמש יש פסגה במרכזם, שנוצרת כאשר הקרקע שהופצה לכל עבר במהלך ארוע ההתנגשות, "מקפצת" חזרה למרכז. אולם ההר שנראה במכתש גייל שונה מאד במאפייניו, ונוצר כנראה זמן רב לאחר ההתנגשות שיצרה את המכתש.

מהמידע שאספה קיוריוסיטי החוקרים הצליחו לפענח את התעלומה – לאחר שהמכתש נוצר, הוא התמלא במים שהובאו אליו מהקרקע ומנחלים, והפך לאגם, שמילא את קרקעיתו במשקעים עם השנים. כאשר האקלים במאדים החל להשתנות והאגם התייבש, המכתש התמלא בחול ואבק. מאז, במשך מיליארדי שנים, הרוח החלשה אך התמידית של מאדים גילפה את ההר שנראה כיום במרכזו.

המסלול שעברה קיוריוסיטי מאז נחיתתה (מסומן בכוכב), ועד היום. מקור: NASA/JPL-CALTECH/UNIV. OF ARIZONA.

המסלול שעברה קיוריוסיטי מאז נחיתתה (מסומן בכוכב), ועד היום. מקור: NASA/JPL-CALTECH/UNIV. OF ARIZONA.

בנוסף, החוקרים מצאו שגם לאחר שהאגם התייבש, מים המשיכו להתקיים מתחת לקרקע, וכאשר המשקעים שנוצרו בקרקעית באגם התייבשו ונסדקו, המים חלחלו דרכם ויצרו "עורקים" של מינרלים בתוך הסלעים בקרקע, שאותם קיוריוסיטי תיעדה במסעה הגאולוגי. העובדה שמי קרקע המשיכו להתקיים גם לאחר התייבשות האגם, מאריכה את משך הזמן שבו התקיימה סביבה מתאימה לקיום חיים, גם אם היא נמצאה מתחת לפני הקרקע.

שאלה אחת שקיוריוסיטי עדיין לא הצליחה לפענח היא כיצד האקלים במאדים היה מספיק חם כדי לאפשר למים להתקיים במצב נוזלי. זאת מפני שבתקופה הקדומה המדוברת, בהירות השמש הייתה חלשה בכ-30% מבהירותה כיום. התעלומה הזו, שמכונה "תעלומת השמש הצעירה והעמומה", נכונה גם לכדור הארץ, אך הופכת לבעייתית יותר במאדים המרוחק יותר. למעשה, לא רק שקיוריוסיטי לא פתרה את התעלומה, היא רק סיבכה אותה, מכיוון שהיא לא מצאה עדויות לקיומה של אטמוספירה עבה מאד של פחמן דו-חמצני באותה עת, אחד ההסברים שהוצעו לפתרון התעלומה. כמו בכדור הארץ, פחמן דו-חמצני משמש כגז חממה, ובכמות מספקת, הוא היה מסוגל לחמם את מאדים כדי לאפשר מים נוזליים.

קיוריוסיטי סיימה לאחרונה את שהותה במערך מוריי, והיא עושה כעת את דרכה לעבר שכבות גאולוגיות צעירות וגבוהות יותר בהר שארפ. החוקרת הגאולוגית נמצאת כעת לפני רכס שגובהו כמו בניין בן שמונה קומות, המכונה "רכס ורה רובין", על שמה של האסטרופזיקאית שסייעה בגילוי החומר האפל, שנפטרה בשנה שעברה. הרכס עשיר במינרל בשם המטיט, שנוצר בתנאים של סביבה מימית. עקב גובהו הרב של הרכס, יקח לקיוריוסיטי זמן מה עד שתוכל לחצות אותו בבטחה.

סלעים שצילמה קיוריוסיטי במכתש גייל. ניתן לראות כי הסלעים מורכבים שכבות שכבות, באופן דומה לשכבות הגאולוגיות השונות שמהן מורכב ההר הגדול במרכז מכתש גייל, שקיוריוסיטי עושה את דרכה במעלה מדרונו, כדי לחקור בכל פעם שכבה צעירה יותר מבחינה גאולוגית. החוקרים מקווים לקרוא באמצעות שיטה זו כל פעם דף חדש ב"ספר" ההיסטוריה הגאולוגית של מאדים. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

סלעים שצילמה קיוריוסיטי במכתש גייל. ניתן לראות כי הסלעים מורכבים שכבות שכבות, באופן דומה לשכבות הגאולוגיות השונות שמהן מורכב ההר הגדול במרכז מכתש גייל, שקיוריוסיטי עושה את דרכה במעלה מדרונו, כדי לחקור בכל פעם שכבה צעירה יותר מבחינה גאולוגית. החוקרים מקווים לקרוא באמצעות שיטה זו כל פעם דף חדש ב"ספר" ההיסטוריה הגאולוגית של מאדים. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

מעל הרכס מחכה לקיוריוסיטי שכבה עשירה במינרלי חרסית, שהצטברה גם היא, ככל הנראה, כמשקע בקרקעיתו של האגם הקדום. מעל היחידה הזו מצויה שכבה גאלוגית צעירה עוד יותר, העשירה במינרלי סולפט, שחוקרי המשימה מעריכים שנוצרו כשמים כבר היו נדירים יותר.

חוקרי המשימה סבורים שלקיוריוסיטי יקח לפחות שלוש שנים לעשות את הדרך עד לשכבת הסולפט, שנמצאת כ-200 מטר מעל מיקומה הנוכחי של החוקרת הרובוטית. אך האם תצליח לשרוד עד אז? כנראה שכן. לקיוריוסיטי אין בעיה של הספק חשמלי, מכיוון שהיא מפיקה את החשמל שלה באופן עצמאי, באמצעות ניצול החום שנוצר מדעיכה של חומר רדיואקטיבי, שאמור להספיק לה לפחות למשך 14 שנה, וייתכן שאף מעבר לכך.

הבעיה המרכזית שעומדת בפני הרובר היא גלגלי האלומיניום שלו, שגילו סימני בלייה במהירות רבה מהצפוי. אחת הסיבות המרכזיות לכך הייתה שהרובר דחף את גלגליו הקדמיות בכוח על אבנים חדות שבלטו מהקרקע, וניקבו את שכבת האלומיניום הדקה של הגלגלים. החוקרים הצליחו מאז לצמצם את תהליך הבלייה המהיר, והם סבורים שהגלגלים יוכלו לשרוד את הטיפוס על ההר במשך השנים הבאות.

החורים שנוצרו בחלק מגלגלי האלומיניום של קיוריוסיטי. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

החורים שנוצרו בחלק מגלגלי האלומיניום של קיוריוסיטי. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

בעיה נוספת שהופיעה לאחרונה פוגמת ביכולת המחקר המדעי של קיוריוסיטי. מאז דצמבר 2016 היא לא מסוגלת לקדוח דגימות בסלעים, שאמורים לאחר הקידוח לעבור למחקר מעמיק בתוך המעבדה הפנימית של קיוריוסיטי. מקור הבעיה במערך ההזנה של המקדחה, שאחראי על הזזתה קדימה ואחורה. החוקרים נכשלו לפתור את התקלה באופן ישיר, וכעת הם שוקלים פתרון חלופי, בו יהיה שימוש בזרוע הרובוטית עצמה, שבקצה שלה ממוקמת המקדחה, כתחליף למתקן הפגום.

למרות בעיות אלו, קיוריוסיטי ממשיכה להאריך חיים הרבה מעבר למשימה הראשית שלה, שתוכננה להימשך שנתיים בלבד, והיא לא מגלה סימנים שבכוונתה לחדול בקרוב.

קיוריוסיטי היא לא הרכב היחיד שחוקר כעת את מאדים – אופורטיוני הקטנה יותר גם היא חוקרת את מאדים ללא הרף מאז שנת 2004. בניגוד לקיוריוסיטי, אופורטיוני פועלת על אנרגיה סולארית, ולמרות התקלות המכניות הרבות שהתגלו גם בה, היא הצליחה לגמוא מרחק של 45 ק"מ ולהמשיך לחקור במרץ את מאדים. לאחרונה היא החלה לחקור ערוץ עתיק במכתש אנדוור בו היא נמצאת, שייתכן ונוצר על ידי מים זורמים לפני מילארדי שנים.

שקיעת השמש, כפי שתועדה על ידי קיוריוסיטי ב-15 באפריל 2015. בניגוד לשקיעות הכתומות וצהובות בכדור הארץ, במאדים האבק הרב באטמוספירה חדיר יותר לצבע כחול, ולכן בשקיעות, כאשר האור נדרש לעבר דרך חלק גדול יותר מהאטמוספירה עקב זווית הפגיעה, אור השמש מקבל גוון כחול. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Texas A&M Univ.

שקיעת השמש במאדים, כפי שתועדה על ידי קיוריוסיטי ב-15 באפריל 2015. בניגוד לשקיעות האדומות בכדור הארץ, במאדים האבק הרב באטמוספירה חדיר יותר לצבע כחול, ולכן בשקיעות, כאשר האור נדרש לעבר דרך חלק גדול יותר מהאטמוספירה עקב זווית הפגיעה, אור השמש מקבל גוון כחול. מקור: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Texas A&M Univ.

ב-2020 נאס"א מתכוונת לשגר רובר נוסף למאדים, שיהיה זהה בצורתו לזו של קיוריוסיטי, אך יהיה מתקדם יותר. בין היתר הרכב יאסוף לראשונה דגימות, שמשימות המשך עתידיות יוכלו להעבירם אל כדור הארץ, בו ניתן יהיה לחקור אותם לפרטי פרטים בתנאי מעבדה. מכשיר חדשני אחר שיצורף לרכב לא יוקדש לחקר כוכב הלכת, אלא לחקר היכולת לנצל אותו לצורכי בני אדם. הניסוי ינסה להפוך פחמן דו-חמצני, שמהווה את עיקר האטמוספירה הדלילה של מאדים, לחמצן, לו מספר שימושים, מנשימה ועד מחמצן לדלק רקטי.

ראו עוד בנושא באתר הידען:

2 תגובות ל “חמש שנים לנחיתת קיוריוסיטי על מאדים”

  1. אבי

    אם יגלו חיים על מאדים אפילו אם אלו היו חיים הכי פשוטים .
    מלבד הידע המדעי על התפתחות החיים זה יהיה נוקאאוט רציני לתורת הבריאתנות ולאמנון יצחק ושו"ת.

  2. נוסטרדמוס

    יש סיכוי שבמערות תת קרקעיות במאדים בסביבה סגורה עדיין קיימים מי תהום ואולי אף חיים פרימיטיביים כלשהם. ניתן יהיה לחפש אותן בעזרת מכ"מים כמו אלה שמשמשים לחיפוש נפט

הוספת תגובה

  • (will not be published)