סיינטיפיק אמריקן/מאדים – ארץ הלבה

האם בעבר היה מאדים מכוסה במים? הגיאולוגים חלוקים בדעותיהם. חוקרים את כוכב הלכת האדום, חלק שני

פ’ כריסטנסן, סיינטיפיק אמריקן

מכשיר ה-TES גילה במשך שמונה השנים האחרונות, שהסלעים והחול על מאדים מורכבים כמעט אך ורק מהמינרלים הגעשיים פלדספר (feldspar), פירוקסן ואוליבין – מרכיבי הבזלת. באביב 2004 החלה להקיף את מאדים חללית סוכנות החלל האירופית, מארס אקספרס, והצטרפה למאמץ בעזרת OMEGA – ספקטרומטר לתחום האינפרה-אדום הקרוב. מדידותיה אישרו את השכיחות הגבוהה של המינרלים האלה. התצפיות מצאו מרבצי אוליבין חשופים בקירותיה של מערכת הקניונים של עמק מרינריס – Valles Marineries בעומק 4.5 ק”מ מתחת לפני השטח. המינרל מצוי בכל רחבי המישורים המשווניים ובהם גם בקרקעיתם של ערוצים. תגלית הבזלת לא הייתה הפתעה גדולה. בזלת מכסה גם חלקים נרחבים של כדור הארץ והירח. הלבה המבעבעת בהוואי היא בזלת. זוהי צורה טהורה של לבה, הנוצרת בשלב הראשון של התכת המעטפת של כוכב הלכת – ועל כדור הארץ היא מתפרצת ללא הרף מן הרכסים שבאמצע האוקיינוסים ויוצרת את קרקעית הים.

אבל תגלית אחרת הייתה בלתי צפויה. בעוד הסלעים בחבלי הארץ העתיקים ומצולקי המכתשים היו בזלתיים, דמו הסלעים הצעירים יותר בשפלות הצפוניות, לסוג מפותח יותר של לבה הקרוי אנדסיט (andesite): הם מכילים יותר זכוכית, המינרלים המרכיבים אותם מכילים יותר סיליקה (תרכובות של צורן חמצני) והם כוללים פחות מינרלים מכילי ברזל. על כדור הארץ נוצר אנדסיט בדרך כלל כשהלוחות הטקטוניים היורדים כלפי מטה מחדירים עמם מים לתוך סלע תת-קרקעי מותך.

עצם קיומם של מינרלים אנדסיטיים על מאדים מעורר סקרנות. הדבר עשוי לרמוז שמעטפת מאדים לחה יותר מזו של כדור הארץ או שזרמי הלבה הצעירים יותר הותכו בטמפרטורות או בלחצים שונים מאלה שיצרו את סלעי הבזלת העתיקים יותר. ליתר ביטחון יש מדענים המציעים שסלעי האנדסיט כביכול הם למעשה סלעי בזלת המתחפשים לאנדסיט. לטענתם, ייתכן שערפל של מים או של חומצה הגיב עם המינרלים וייצר ציפוי דמוי אנדסיט. כדי לקבל תשובה ייאלצו החוקרים להמתין כנראה עד שהסלעים ייחקרו בפירוט על פני השטח.

מגוון מתחרה לכדור-הארץ
הרזולוציה המרחבית של מכשיר ה-TES נמוכה למדי: אורכו של כל פיקסל הוא כמה קילומטרים. המגוון האמיתי של המינרלוגיה של מאדים החלה להתגלות אפוא רק ב-2001 לאחר ש-THEMIS, מצלמת אינפרה-אדום שקבוצת המחקר שלי פיתחה, החלה למפות את כוכב הלכת. המצלמה, שהותקנה על גבי חללית אחרת של נאס”א המקיפה את כוכב הלכת, “אודיסיאה למאדים”, מגיעה לרזולוציה של 100 מטר לפיקסל. THEMIS ו- OMEGAחשפו את מגוון ההרכבים של סלעי היסוד של מאדים, מגוון המתחרה בזה של כדור הארץ.

ליד קו המשווה של מאדים ניצב הר הגעש סירטיס מייג’ור Syrtis Major שקוטרו 1,100 קילומטר. בפסגתו מצויה סדרה של לועות שקרסו, או קלדרות. רוב-רובו של הר הגעש הוא בזלתי, אבל המורדות מנוקדים בחרוטים ובזרמי לבה המורכבים מסוג זכוכיתי, עתיר סיליקה, של לבה הקרויה דקיט (dacite). זהו סלע הנוצר בתאי המאגמה המצויים בבסיס הרי געש. כשהמאגמה מתקררת, המינרלים הראשונים המתגבשים בה הם אוליבין ופירוקסן עתירי ברזל ומגנזיום.
כשהם שוקעים לקרקעית התא, הם מותירים אחריהם מאגמה עשירה בסיליקה ובאלומיניום, וזהו מקורם של סלעי הדקיט. הפסגות המרכזיות המצויות בלבם של כמה לועות במורדותיו של סירטיס מייג’ור עשויות מסלע עשיר אף יותר בסיליקה – גרניט. סלע זה נוצר אולי מהפרדה קיצונית של החומרים לגבישים שונים או בעקבות התכה חוזרת, בקנה מידה רחב של בזלות קדומות יותר.

חוקרים מסיקים שהר הגעש הזה עבר שלבים רבים של התפתחות. ראשית התפרצה לבה בזלתית מן הלוע ובנתה את הר הגעש. כשהמאגמה עברה שינוי כימי היא נסוגה מהתא שמתחת לפסגה, נסיגה שגרמה לקרקע שם לקרוס והזינה התפרצויות במורדות. במפתיע, לא זו בלבד שהרי הגעש על מאדים ענקיים, אלא שהם גם מסובכים.

וַיֵרֶד גשם קל
מה שחסר על מאדים חשוב לא פחות ממה שמצוי בו. קוורץ נפוץ על כדור הארץ אבל נדיר מאוד על מאדים, דבר המעיד גם על נדירותו של גרניט שממנו נוצר קוורץ. אין גם עדויות לקיומם של מינרלים מטמורפיים, כמו צפחה או שיש, הנוצרים כשסלעים געשיים או סלעי משקע נחשפים ללחצים או לטמפרטורות גבוהות. המשמעות העיקרית מכך היא שאין במאדים פעילות טקטונית המסוגלת להניע סלעים לעומק רב (שם הם מתחממים ונלחצים) ואז להחזירם אל פני השטח.

בכדור הארץ מצויים מרבצים נרחבים של סלעים פחמתיים (קרבונטים), כמו אבן גיר למשל, ששקעו באוקיינוסים חמימים עשירים בפחמן דו-חמצני. המדענים הפלנטריים הטוענים שמאדים היה פעם חם ורטוב יותר, סברו שגם עליו יימצאו שכבות פחמתיות עבות, אך לא כך היה. לפיכך, אם היו אוקיינוסים על מאדים הם היו קרים, או שהתקיימו זמן קצר בלבד או שהיו מכוסים קרח, או שמסיבות אחרות הם לא תמכו בקיומם של קרבונטים. האבק המצוי בכל מקום מכיל כמויות קטנות של מלחים פחמתיים, אבל הם נוצרו כנראה בתגובה ישירה עם אדי מים באטמוספרה ולא עם מים נוזליים על פני השטח. גם חרסיות, קבוצה נוספת של מינרלים הקשורים למים, נדירות על מאדים – עוד רמז לכך שכוכב הלכת היה יבש ברובו. הדבר עולה בקנה אחד עם נוכחותם של המינרלים הרגישים למים, אוליבין ופירוקסן.
במובן זה, הממצאים של ספיריט בגוסב מייצגים את מאדים יותר מאלה שמצאה אופורטיוניטי במרידיאני. עם זאת, מרידיאני אינו המקום היחיד שבו נראים אגמים בתמונות מן החלל. “תהום ארם” (Aram Chaos), מכתש בקוטר של 280 ק”מ, מנוקז על ידי ערוץ היוצא ממנו ומלא בסלעים שכבתיים המכילים המטיט. גושי סלע אדירים מפוזרים על קרקעית המכתש. נראה כאילו שיטפון של מים תת-קרקעיים פרץ במפתיע וגרם לקרקע שמעליו לקרוס. מקצת המים נקוו במכתש ויצרו את שכבות הסלע המכילים המטיט.
בדומה לכך מצויים בתעלות עמק מרינריס סלעים המכילים המטיט הערוכים בשכבות דקות המתפוררות בקלות, כפי שאכן אפשר לצפות מסלעי משקע שנוצרו במים עומדים. סלעים אלה, ואחרים בכל רחבי האזור המשווני, עשירים במלחים גופרתיים – סימן מעיד לסלעי משקע שנוצרו במים. ייתכן שהאגמים עברו מחזורים רבים של הצפה, התנדפות (ואולי גם קיפאון) והתייבשות. מלבד אגני האגמים העתיקים, האזור חרוץ ברשת צפופה של ערוצים שנוצרו כפי הנראה עקב גשמים וזרימה על פני השטח. יש חוקרים הטוענים שבמאדים היו פעם אוקיינוסים רחבי ידיים: תמונות ונתונים טופוגרפיים מרמזים על קווי חוף וקרקעיות אוקיינוס חלקות.

כל התגליות האלה ביחד מספקות עדות מוצקה שֶמים נוזלים היו יציבים באזורים מבודדים ולתקופות קצרות. מהם הגורמים שהביאו להצטברות המים וליציבותם באתרים אלה? על פי הניחוש הבולט ביותר מדובר בשילוב של חום גאותרמי, מליחות גבוהה (המורידה את טמפרטורת הקיפאון) ומעטה מגן של קרח. ואולי פגיעות של מטאורים גדולים עיבו מדי פעם את האטמוספרה וחיממו אותה.
אבל נראה שאבד הכלח על הרעיון שמאדים היה פעם כוכב לכת דמוי כדור הארץ. הרושם המכריע מהמיפוי המינרלוגי הכולל הוא שפני השטח הם עתיקים, ושהמינרלים הגעשיים המקוריים שיצרו אותם עדיין שמורים, בלי שעברו שינוי ניכר עקב מגע עם מים. אפילו במרידיאני מצויים חולות בזלתיים המכסים את המשקעים האגמיים ורומזים שהאתר יבש כבר שניים או שלושה מיליארד שנים.
אגמים ומערכות ערוצים דמויי נהרות אכן קיימים, אבל מים זרמו בהם רק לתקופות קצרות. ייתכן שהמים, שהיו קפואים רוב הזמן, השתחררו מדי פעם וקפאו שוב במהירות. עם זאת, המדענים הפלנטריים עדיין תוהים איך עולם שבדרך כלל היה צחיח כל כך יכול היה להיות מוצף מים באזורים ובפרקי זמן מסוימים.