מקפת סקר המאדים(MRO)-סיכום ממצאים – חלק ב

חלק שני מתוך שלושת חלקי הסיכום

הרי געש

אזור  Tharsis  הוא  הרמה הגעשית הצעירה ביותר על המאדים ועל פי הגישה המקובלת ההוכחה לכך היא צפיפות המכתשים הנמוכה שבו. גובהה של רמה געשית זו הוא5 ק”ממעל הקרקע. האזור מכוסה בשכבה רציפה כמעט של סדקים ושל אבק בעובי מספר מטרים(24). הצילומים מראים שהאגפים העיקריים של הרי הגעש ב- Tharsis  דומים זה לזה ובהם ערוצי לבה המכסים מספר מובילי לבה תת קרקעיים( lava tubes                                            ) המצויים במקום, אם כי יש לציין שלכל הר געש היו התפרצויות מאוחרות יותר אשר בדפוס פעולתן היו שונות מאלה של הרי געש האחרים. לבה שזרמה מסדקים בצידי הרי הגעש יצרה כיסויי לבה גדולים  שקיבלו                       על ידי החוקרים את השם rift aprons. rift aprons  בהר הגעש הצפוני ביותר Ascraeucs , מצויים רוב  ה-lava tubes  שאינם מכוסים על ידי ערוצי הלבה.

מאחר ש- aprons lava הם הראשונים להיווצר מעל אזורים חמים(hot spots ) ההערכה היא ש- Ascraeucs  היה פעיל לאחרונה. בזרם בהר הגעש הדרומי  ביותר  Arsia Mons  מצוי המספר הקטן ביותר של lava tubes , מה שמעיד על כך שה-rift aprons  שלו הם עתיקים יותר. כן נצפו ב- Arsia  יותר         זרמים המכסים  חלקית  זרמי  tubes . מגמה זו נמשכת לאורך שרשרת הרי הגעש ומעידה על כך של- rift aprons  מקור משותף  כמו בהרי הגעש בהוואי וכי התפרצויות ה-aprons  התחילו ב-  Arsia .  המגמה  נעה לכיוון צפון וקברה  זרמי tubes עתיקים יותר ב- Arsia  באמצעות ערוצי זרימה(25).

במחקר שפורסם ב-2010 נמסר כי נספרו יותר מ-18,000 מתלולים מעגליים המוכרים בשם הרי געש של בוץ. אלה מקורות געשיים הפולטים סדינמטים של בוץ המובאים ממעבה האדמה. מקורות געשיים מסוג זה הובחנו לראשונה על ידי חלליות הוויקינג ב- Planitia  .Acidalia. הרי געש של בוץ( mud volcanoes )                    הם מבנים גיאולוגיים שדרכם נדחפים לפני השטח תערובת של גז, נוזל וסלעים דקי גרגרים מעומק של מספר מטרים או מספר קילומטרים. קוטר בסיסם של הרי געש כאלה יכול להגיע לעשרות קילומטרים והם מתנשאים לגובה של מאות מטרים(26).

טקטוניקה

צילומים של הקוטב הצפוני בעונת הקיץ גילו בורות ושברים בקרח השאריתי שלא נצפו קודם לכן. קווי שבר אלה דומים לתצורות כאלה על כדור הארץ במקומות בהם הקרום נדחף כלפי מעלה. המסקנה היא שקווי השבר שנצפו לאחרונה הם חדשים. הסבר אפשרי אחר הוא שקווי שבר אלה נוצרו על ידי התמוטטויות בעקבות הסרת חומר מתחת לפני השטח. הבורות מקבילים לקווי השבר בשל שתי סיבות אפשריות. סיבה אחת היא שחומר נוקז לאזורים תת קרקעיים במקביל לקווי השבר. סיבה שניה, גזים פרצו החוצה דרכם אל פני השטח(27).

דיונות

סמוך לקו המשווה מצפונו ב-  Planum  Meridiani הבחינו בשני סוגים של דיונות. סוג אחד הוא דיונות ברחאן( dunes  barachan ) שאורכם200 מטר. בכיוון דרום מערב המדרונות שלהם תלולים מה שמעיד על כיוון הרוחות- צפון מזרח. כיוון זה תואם לכיוון של פסים בהירים שנוצרו על ידי רוחות במכתש הנמצא סמוך למקום. פסים אלה הם תוצר של ארוזיה תוך מכתשית של חול בהיר. הסוג השני של דיונות הן דיונות רוחביות(dunes  transverse ). אלה הם רכסים ארוכים של חול שכיוונם ניצב לכיוון הרוחות. הם נוטים להתפתח כאשר ישנה אספקה רבה של חול(28).

סמוך לקוטב הצפוני ישנן דיונות רבות העשויות מחול בזלתי. באחד התצלומים הם דומים לדיונות ברחאן. הדיונות וסביבתן  בהירים מכיון שהם מכוסים בכפור עונתי של החורף בחצי הכדור הצפוני(29).

באזור  Hellas Pontus נמצאו דיונות חול. מקורם בתצורות של כפתורים ובשכבות של הרי שולחן(mesas                ) שעברו ארוזיה של רוחות חזקות. הצורה של הדיונות מעידה שכיוון הרוחות הוא מערב- מזרח. הדיונות הן מטיפוס דיונות ברחאן  ודיונות סייף( seif dunes ). אלה האחרונות הן דיונות אורכיות הנוצרות כאשר ציר האורך שלהן ניצב לאורך כיוון הרוח ומתאפיינות בשיפועי פסגה חדים(30). בדיקת תצלומים של דיונות מקו רוחב  N  °65  וצפונה במשך 3 שנים מאדימיות הראתה ששתי דיונות באורך20 מטרכל אחת נעלמו ודיונה שלישית התכווצה ב- 15%. תצפיות אלה מעידות על כך כי לא כל הדיונות יציבות לאורך זמן(31). בחלק מהדיונות נמצא גבס(32).

דיונות גדולות שנצפו במשך 30 שנה לא נעו ולא נעלמו בכלל. ההערכה היתה ששלג וקרח הלכודים בתןך הדיונות מקבעים אותם למקום המצאם. התברר שגורמים אלה אינם מספיקים. למציאת הגורמים הנוספים נעשתה השוואה לאנטרקטיקה. נלקחו תצלומים שנעשו בעמק ויקטוריה ביבשת זו בין השנים  1961-2001   ונבדק קצב תנועתן של הדיונות באזור זה. ידוע כי דיונות אלה מכוסות בשלגים עונתיים וכי בתוך הדיונות מצויות שכבות של שלג וקרח. נמצא כי הדיונות נעו בקצב של 1.5 לשנה, נמוך  מאוד בהשוואה לדיונות במדבריות חמים בהם קצב התנועה הוא 30-70 מטרלשנה.

בבדיקה אחרת לקחו צילומים של המאדים שנעשו ב-1975 על ידי חלליות הוויקינג והשוו אותם לתצלומים חדשים שלהם שנעשו ב-2009. התברר כי בתצלומים החדשים נראים קרומים  על פני הדיונות. תופעה דומה מצויה במדבריות  על כדור הארץ. על דיונות  אלה נמצאו משקעי חול בעלי פני שטח מוקשים. הדיונות עברו תהליך צמנטיזציה(  cementisation  ) וזה נגרם כנראה על ידי קרח או תהליכים גיאוכימיים. סיבות נוספות המגבילות תנועה של דיונות על המאדים, יכולות להיות האטמוספירה הדקה הדורשת מהירויות גבוהות של רוחות כדי להניע חול וכפור של מים ו- 2 CO  המכסים אזורים קוטביים במשך 70%  מהשנה המאדימית(33).

לגבי דיונות בקוטב הצפוני ואשר נצפו ב- W ° 233.2  – N ° 84  המכסים של845,000 ק”מהיתה ההערכה שהן בעלות אופי סטטי וכי עוצבו לפני זמן רב כאשר הרוחות היו חזקות יותר מאשר כיום. תצלומים חדשים מראים כי במורפולוגיה של דיונות אלה חלים שינויים משמעותיים במהלכה של שנה מאדימית אחת. שכבה עונתית של  2 CO  המכסה את האזור  בחורף ועוברת  סובלימציה באביב היא שגורמת לארוזיה שנתית בדיונות הקוטב. בריחת הגז גורמת לכך שהחול מאבד מיציבותו ובשל כך נוצרות מפולות(  avalanches  ) ומתפתחים ערוצים ו- aprons  של דיונות. דיונות שנסקרו ביסודיות בקווי רוחב גבוהים הראו שאין עליהן קרומים קשיחים או שעברו צמנטיזציה של קרח. היקף הארוזיה שנמצאה היה גדול ממה שציפו. במספר מקומות, מאות מטרים מעוקבים של חול נפלו לאורכם של מדרונות הדיונות. על כדור הארץ קרח המים מוכר  כגורם שמביא למפולות ולזרמים של חול בדיונות של אנטרקטיקה. נראה שהארוזיה של  CO2  על המאדים היא ייחודית לדיונות של כוכב לכת זה(34).

עלעולים-  dust devils                     

לקראת סוף יולי 2007 ה- MRO  צילמה dust devils סמוך ל- Hellas  Planitia. על המאדיםdust devils   נוצרים בדרך כלל אחר הצהריים. הסיבה לכך היא שאור השמש זקוק למספיק זמן כדי לחמם את פני השטח. הצילום נעשה ב- 3:08   אחר הצהריים  שעון מאדימי, רוחב ה-dust devils היה200 מטר, אם כי בבסיסו הוא צר יותר וגובהו  500 מטר(35).

בורות

חלליות האודיסיאה וה-  Mars Global Surveyor   גילו פתחים בצורת עיגולים בקוטר 100-250 מטרויכול להיות שאלה פתחים לחללים תת-קרקעיים. בצילום שנעשה על ידי ה- MRO  נמצא  חור כזה בהר הגעש Arsia Mons . חור זה חודר דרך זרם הלבה באחד האגפים של הר הגעש. דומים לו מוצאים בהרי הגעש של הוואי והם נקראים pit craters. בתצלומים שנעשו באינפרה אדום התברר שקיימים הבדלי טמפרטורות בשעות היממה, אחר הצהריים ולפני עלות השחר. הטמפרטורות של החורים משתנות  ביום ובלילה ב-1/3 כשם שהטמפרטורה משתנה בסביבתם. הם קרים יותר מסביבתם במהלך היום וחמים  יותר בלילה. קבוצת  חורים זו קיבלה את השם “שבע אחיות”. נראה שהם נוצרו כאשר לחצים מסביב להר הגעש גרמו לשברים שהתרחבו ויצרו חללים מתחת לקרקע(36,37).

ארוזיה

בתצלום שנעשה ב- Candor Chasma  רואים שכבות של סלע שעברו קימוט( folding ) וקיבלו צורה של כיפה אליפטית. החלקים העליונים של קימוטים אלה הוסרו על ידי ארוזיה ונחשפו דפוסים קונצנטריים של שכבות ותצורת מדרגות. הגוון הכהה של החומר הוא שכבת חומר של חול שהוסע על ידי רוחות  ונלכד במדרגות(38).

סטרטיגרפיה

שכבות באדמת המאדים התגלו לראשונה על ידי החלליות מרינר 9 והוויקינגים וניתן ללמוד מהם על המקומות בהם הושקעו( deposited  ) חומרים ועל המקורות שלהם. מכל מקום הם הוסרו והושקעו על ידי מים, רוחות או פעילות געשית. מקום שלגביו היו חילוקי דעות באשר להיווצרותן הוא Candor Chasma. השאלה שהתעוררה היתה האם השכבות נוצרו לפני או אחרי שהבקע בקרקע( chasm )נפתח. הודות לכושר הרזולוציה הגדולה של ה- MRO  ניתן לבצע מחקרים דקדקניים של שכבות המאדים(39). באחד הצילומים אפשר לראות בפירוט חומר של שכבות, חול ואבק שמהם עשויה כיפת הקוטב הצפוני. התגלו שכבות שאורכן מגיע ל-960 ק”מ. התגלו 4 אזורים של שכבות קרח ואבק המופרדים על ידי שכבה עבה של קרח מים בלבד. להערכת החוקרים דפוס זה של שכבות עבות ללא קרח מים מעיד על מחזורים אקלימיים בקנה מידה של מיליון שנים(40).

ב- Boreale  Chasma , עמק גדול הנכנס לתוך כיפת הקרח בקוטב הצפוני נראות שכבות ואפשר להבחין בשינויים בהרכב הקרקע בהן וכמה קרח מעורבב עם אדמה. שכבה הנמצאת מתחת מכילה מעט קרח ומתחתיה מצויה שכבה עשירה בקרח הדומה לשכבות העליונות. עצם היכולת להבחין בין שכבות הקרח לבין שכבות שיש בהן פחות קרח מלמדת על תקופות שונות של השקעת חומר(41). לשם המחשה, עובייה של אחת השכבות שנצפתה הוא500 מטר(42).

במכתש Gale  שקוטרו152 ק”מומיקומו E °138 S °5 נמצאו מאות שכבות  שגובהן כמו הרי הרוקיס בארה”ב. אפשר ללמוד מהן על השינויים הסביבתיים שהתרחשו על המאדים לפני מיליארדי שנים. ממצאים אלה תואמים להנחה המקובלת ביחס למאדים הקדום. שכבות שבהן מינרלים של חרסית מצויות  בתחתית החתך הסטרטיגרפי מעידות על סביבה לחה שעה שנוצרו. מעליהן נמצאת שכבה שיש בה תערובת של חרסית ומינרלים סולפטיים. סולפטים נוצרים בסביבה לחה ומושקעים ( deposited ) כאשר המים בתוכם הם נמצאים מתאדים. בשכבות הבאות מצויים סולפטים ללא חרסית ובשכבות העליונות ביותר מצויים מינרלים ללא מים. חשיפה כזו של שכבות כמו במכתש Gale  נמצאת במקום נוסף וקבוצת חוקרים בפריז העלתה הצעה לתארך את התקופות הגיאולוגיות של המאדים בהתבסס על נוכחות מינרלים חרסיתיים ומינרלים סולפטיים(43). באגף המערבי של הר הגעש  Arsia Mons  מצויות שכבות רבות המעידות על זרמי לבה שונים ואלה מספקים מידע על אופי ההתפרצויות הגעשיות(44).

מים

אחרי כדור הארץ, מבין כוכבי הלכת הפנימיים המאדים הוא בעל כמות המים הגדולה ביותר. המרכיב העיקרי של כיפת הקרח בקוטב הדרומי הוא מים. כמות הסיליקה ממכלול החומר המצוי בכיפת הקוטב היא 15% בלבד וצפיפות הקרח היא 1.22. חלק גדול מהקרח מכוסה באבק(45). על פי ההערכה כמות המים בקטבים של המאדים היא 2-3 מיליון קילומטר מעוקב. לשם השוואה כמות זו גדולה פי 100 מכמות המים באגמים הגדולים בארה”ב(46).

בקווי הרוחב הבינוניים בין ° 60 –  ° 30 צפון ודרום נמצאו כמויות גדולות של קרחונים מתחת לשדות של שברי סלעים. נראה ששברים אלה הגיעו מגבעות המצויות במרחק של20 ק”מממקומם הנוכחי. יש לציין שקיים ויכוח באשר למקורם של קרחונים  אלה. חלק מהחוקרים טוענים שחלקיקים מהקרח הם למעשה התעבות( condensation ) של אדי מים מהאטמוספירה שהגיעו לקרקע כגשם והפכו לקרח. קרח זה שימש כחומר סיכה( lubrication ) עבור החומר הסלעי ואפשר לו לנוע במורד הגבעות. חוקרים אחרים טוענים ששברי הסלעים מכסים קרחונים גדולים. בחלק המזרחי של מכתש Hellas  מצויה שכבת קרחונים בעובי800 מטר וכמות הקרח  מכסה שטח של 28,000 קמ”ר(47).

נמצאו משקעים( deposits ) בעלי גוון בהיר בתוך ערוצים שונים. לכל אחד מערוצים אלה מינרולוגיה טיפוסית לו ולכן התהליכים הגיאולוגיים הם מקומיים. זוהו סוגים שונים של חרסיות וסולפטים באגנים קטנים שאורכם 30-100 ק”מכל אחד. בערוץ אחד נמצאו עשרות שכבות בעלות עוביים, צבעים ומבנים ארוזיביים שונים. בתוך המשקעים( deposits  ) נמצאו תערובות של סולפטים וחרסיות. מה שמעיד על רמות חומציות(   pH) שונות במכלול התנאים החומציים והאלקליים.  אחד הערוצים קבור מספר מטרים מתחת למשקעים( eposits ) של רוחות והוא חשוף רק בחלקו העליון. מספר קילומטרים במקום אחר נמצאים מחשופים של סיליקטים הידרטיים וקלציום סולפט. השונות הרבה של משקעים( deposits ) ומינרלים מעידה על היסטוריה הידרולוגית מורכבת. יכול להיות שפעילות געשית יצרה מים על ידי הפשרת קרח או שתהליכים הידרותרמליים תת קרקעיים הביאו לעליית המים אל פני השטח שמילאו חלק מהאגנים הקטנים(48).

אחת העדויות המרכזיות לזרימת מים בעבר וכנראה גם בהווה היא תופעת הערוצים( gullies ). ה-Mars Global Surveyor  מצאה עדויות מרכזיות שנעשו ב- 2004 .  נמצאו עשרות אלפי gullies  על מדרונות פנימיים של מכתשים ובשקעים אחרים. רוב ה- gullies  מצויים בקווי רוחב  ° 30  ומעלה( בחצי הכדור הצפוני ובחצי הכדור הדרומי). הדיווח הראשון על כך נמסר ב-2000 על ידי מייקל מלין וצוותו מבכירי   חוקרי המאדים. שני מכתשים אשר לאחרונה (והכוונה היא לשנים האחרונות) היתה בהם זרימת מים מצויים ב-Terra Sirenee וב- Centauri Monts . בחצי הכדור הדרומי. המשקעים (deposits ) הטריים שנמצאו בהם, מעלים  את האפשרות שבמספר מקומות מים פורצים החוצה מתוך האדמה וזורמים תקופה קצרה עד להתאדותם. השאלות המתבקשות לאור ממצאים אלה הן: איך מים יישארו נוזליים  מתחת לקרקע, עד לאיזה מרחק הם נפוצים במקומות אלה והאם יש שם סביבה לחה המאפשרת קיום חיים(49). עדויות נוספות לזרימת מים בהווה נמצאו בשינויים שהתרחשו ב-gullies  בין השנים 2000-2006 . השינויים נמצאו כאשר נעשתה השוואה בין תצלומי ה- Global Surveyor Mars  שנעשו ב-2000 וב- 2006. בתצלומים משנים אלה נראים אירועים פתאומיים שבהם מים מופיעים על הקרקע בעקבות התפרצויות מתוך דפנות של מכתשים וזורמים למטה לאורך המדרונות.

באשר  ל- Terra Sirenum , משקעים של חומר בהיר  המכסים קרקעית של gullies  אשר נצפו באפריל 2005 לא נמצאו בדצמבר 2001. אותו הדבר לגבי המכתש  ב- Centauri Monts . נמצאו הבדלים בין התצלומים ב-8.1999 וב-2.2004 . על פי הערכתו של מייקל מלין חלק מהמים מלוחים או חומציים, או מופשרים למחצה פורצים החוצה מתוך מעבה האדמה מתחת ל-  gullies  ומשאירים את עקבותיהם. די דומה לסוג של זרמי בוץ שרואים על כדור הארץ אחרי גשמים עזים או  זרמים פתאומיים(50).

צילומים של אזורים בקו המשווה הראו גבעות העשויות משכבות שצבען כהה ובהיר כהה לסירוגין הנחצות על ידי דיונות חול כהות. בשכבות אלה רואים סדרה  של סדקים ליניאריים הנקראים joints המוקפים על ידי “הילות”(halos ). שכבות סלע אלה בהירות ולהערכת החוקרים  הן הוכחה לזרימת מים בעבר. מינרלים שנעו במים עברו דרך שכבות אלה פעלו כמו צמנט( cement ), חיזקו והלבינו ( bleached ) שכבות אלה. הסלעים המוקשים עמידים יותר לארוזיה של רוחות מאשר תצורות אחרות המצויות בדפנות הקניונים. על כדור הארץ, הלבנה של סלעים המקיפים סלעים היא עדות  לאינטראקציה כימית בין זרמים הנעים בתוך סדקים(39).

gullies רבים הם גם עדות מוצקה לזרימת מים במיליוני השנים האחרונות אבל כנראה במחזורים אקלימיים שונים. חלק מאזורים אלה, במהלך מחזורים אקלימיים אלה היו חמים יותר מאחרים. צילומי ה-MRO         מראים סימנים מובהקים לזרימת מים. תצורות של משקעי מניפות סחף מסביב למספר מכתשים תורמים לעדויות אלה(51). במכתש Promethei  נמצאה לראשונה מניפת סחף של gully  שהחוקרים הצליחו לתארך. היא נוצרה לפני 1.25 מיליון שנה. במערכת  ה-gullies  נמצאו 4 שכבות עשויות מסדימנטים  של מים שהגיעו  לרצפת המכתש במורד הזרם והושקעו במניפת הסחף. אורך הערוצים המערביים והמזרחיים של ה- gully  ממקום היווצרותם(  alcove   ) עד למניפת הסחף הוא פחות מ-1 ק”מ. רוחב מניפת הסחף הוא מאות מטרים. בתוך המניפה עצמה נמצאו 4 אונות( lobes  ) וכל אחת הושקעה(deposited )  בנפרד. משקעי קרח ושלג שנוצרו  ב-alcoves. כאשר הציר של המאדים היה נטוי מאוד (בתקופת  הקרח האחרונה של המאדים)  הקרח הצטבר בקווי רוחב בינוניים(52).