چرا دانشمندان مجذوب هوا در لوله‌های نمونه مریخ ناسا هستند؟

دانشمندان اتمسفر با هر هسته سنگی مهر و موم مریخ نورد ناسا در لوله های نمونه تیتانیومی، که برای تحویل نهایی به زمین به عنوان بخشی از کمپین بازگشت نمونه مریخ جمع آوری شده اند، کمی هیجان زده تر می شوند. تاکنون بیست و چهار مورد گرفته شده است.

بیشتر این نمونه ها شامل هسته های سنگی یا سنگ سنگی (سنگ شکسته و غبار) است که ممکن است اطلاعات مهمی در مورد تاریخ سیاره و اینکه آیا حیات میکروبی میلیاردها سال پیش وجود داشته است را نشان دهد. اما برخی از دانشمندان به همان اندازه از چشم انداز مطالعه «فضای سر» یا هوای اتاق اضافی اطراف مواد سنگی، در لوله ها، هیجان زده هستند.

به نقل از اسپیس نوتا : "آن‌ها می‌خواهند درباره جو مریخ، که بیشتر از دی اکسید کربن تشکیل شده است، اطلاعات بیشتری کسب کنند، اما می‌تواند حاوی مقادیر کمی از گازهای دیگری باشد که ممکن است از زمان شکل‌گیری این سیاره وجود داشته باشند."

برندی کریر، دانشمند سیاره‌شناسی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در کالیفرنیای جنوبی، گفت: «نمونه‌های هوا از مریخ نه تنها در مورد آب و هوا و جو کنونی، بلکه چگونگی تغییر آن در طول زمان را به ما می‌گویند. 'این به ما کمک می کند تا بفهمیم چگونه آب و هوای متفاوت از خودمان تکامل می یابد.'

ارزش فضای خالی

در میان نمونه‌هایی که می‌توان به زمین آورد، یک لوله است که تنها با گازی که در سطح مریخ به عنوان بخشی از انبار نمونه رسوب کرده است، پر شده است. اما به مراتب بیشتر از گاز موجود در مجموعه مریخ نورد در فضای بالای نمونه های سنگی قرار دارد. اینها منحصر به فرد هستند زیرا گاز تا سالها قبل از باز شدن و تجزیه و تحلیل نمونه ها در آزمایشگاه های روی زمین، با مواد سنگی داخل لوله ها در تعامل خواهد بود.

آنچه دانشمندان از آنها به دست می‌آورند، بینشی را در مورد میزان بخار آب در نزدیکی سطح مریخ به دست می‌دهد، عاملی که تعیین می‌کند چرا یخ در جایی که روی این سیاره است و چگونه چرخه آب مریخ در طول زمان تکامل یافته است.

دانشمندان همچنین خواهان درک بهتر گازهای ردیابی در هوا در مریخ هستند. از نظر علمی وسوسه‌انگیزترین کشف گازهای نجیب (مانند نئون، آرگون و زنون) است که آنقدر غیر واکنشی هستند که ممکن است از زمان شکل‌گیری میلیاردها سال پیش، بدون تغییر در جو وجود داشته باشند.

اگر این گازها دستگیر شوند، می توانند آشکار کنند که آیا مریخ با جو شروع شده است یا خیر. (مریخ باستان جو بسیار ضخیم‌تری نسبت به امروز داشت، اما دانشمندان مطمئن نیستند که آیا همیشه آنجا بوده یا بعداً توسعه یافته است). همچنین سؤالات بزرگی در مورد چگونگی مقایسه جو باستانی این سیاره با جو زمین اولیه وجود دارد.

فضای سر به‌علاوه فرصتی برای ارزیابی اندازه و سمیت ذرات غبار فراهم می‌کند - اطلاعاتی که به فضانوردان آینده در مریخ کمک می‌کند.

جاستین سایمون، ژئوشیمیدان در مرکز فضایی جانسون ناسا در هیوستون، که بخشی از گروهی متشکل از دوازده متخصص بین المللی است که به تصمیم گیری در مورد نمونه هایی که مریخ نورد باید جمع آوری کند، می گوید: «نمونه های گاز چیزهای زیادی برای ارائه به دانشمندان مریخ دارند. حتی دانشمندانی که مریخ را مطالعه نمی‌کنند، علاقه‌مند خواهند بود زیرا چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات را روشن می‌کند.

نمونه های هوای آپولو

در سال 2021، گروهی از محققان سیاره‌شناسی، از جمله دانشمندان ناسا، هوای بازگردانده شده از ماه را در یک ظرف فولادی توسط فضانوردان آپولو 17 حدود 50 سال قبل مطالعه کردند.

سایمون که انواع نمونه‌های سیاره‌ای را در جانسون مطالعه می‌کند، می‌گوید: «مردم ماه را بدون هوا می‌دانند، اما جو بسیار ضعیفی دارد که در طول زمان با سنگ‌های سطح ماه تعامل دارد. 'این شامل گازهای نجیب است که از داخل ماه به بیرون نشت می کند و در سطح ماه جمع می شود.'

روشی که تیم سایمون گاز را برای مطالعه استخراج کردند، مشابه آنچه می‌توان با نمونه‌های هوای Perseverance انجام داد. ابتدا ظرفی که قبلاً باز نشده بود را در یک محفظه دربسته قرار می دهند. سپس فولاد را با یک سوزن سوراخ کردند تا گاز را در یک تله سرد استخراج کنند - اساساً یک لوله U شکل که به داخل مایعی مانند نیتروژن با نقطه انجماد پایین امتداد می یابد. دانشمندان با تغییر دمای مایع، برخی از گازها را با نقاط انجماد پایین‌تر در پایین تله سرد به دست آوردند.

سیمون گفت: «شاید 25 آزمایشگاه در جهان وجود داشته باشد که گاز را به این روش دستکاری می کنند. وی افزود: این رویکرد علاوه بر استفاده برای مطالعه منشأ مواد سیاره‌ای، می‌تواند برای گازهای حاصل از چشمه‌های آب گرم و گازهایی که از دیواره‌های آتشفشان‌های فعال ساطع می‌شوند نیز اعمال شود.

البته، این منابع گاز بسیار بیشتری نسبت به Perseverance در لوله های نمونه خود ارائه می دهند. اما اگر یک لوله منفرد گاز کافی برای یک آزمایش خاص را حمل نکند، دانشمندان مریخ می‌توانند گازهای چندین لوله را ترکیب کنند تا نمونه کل بزرگ‌تری به دست آورند - یکی دیگر از راه‌هایی است که فضای اصلی فرصت خوبی برای علم فراهم می‌کند.

نویسنده: تهمینه حدادی