کشف روشی تازه برای استفاده از کاوشگر کریاسیتی

کریاسیتی، کاوشگر نام‌آشنای ناسا از اوت ۲۰۱۲ تاکنون در حال پرسه‌زنی روی سطح مریخ است. بااین‌حال، این ربات درون بدنه‌ی رنگ‌ورورفته‌اش همچنان برخی غافلگیری‌های جالب‌توجه را پنهان کرده است. دانشمندان به‌تازگی دریافته‌اند که چگونه از ابزارهای این کاوشگر برای اندازه‌گیری گرانش سطح درنوردیده‌شده استفاده کنند.

این کشف به‌نوبه‌ی خود به دانشمندان امکان داده است که برای نخستین بار اندازه‌گیری دقیق چگالی صخره‌ی زیر چرخ‌های کریاسیتی را انجام دهند. این صخره متعلق به کوه شارپ است که در مرکز دهانه‌ی گیل واقع شده و کریاسیتی هم‌اکنون در حال بالا رفتن از آن است. کوین لوئیس، ژئوفیزیکدان از دپارتمان زمین و علوم سیاره‌ای دانشگاه جان هاپکینز در این‌باره گفت:

کریاسیتی در اصل در مأموریت ۶.۵ ساله‌اش، صاحب ابزار علمی تازه‌ای بوده است. این ابزار به ما امکان می‌دهد تا به روش‌هایی که کاوشگر هرگز برای آن‌ها طراحی نشده است، اطلاعات جدیدی را درباره‌ی سطح زیرین مریخ به‌دست آوریم.

این نخستین اندازه‌گیری‌های گرانش سطحی روی سیاره‌ای دیگر محسوب می‌شود؛ اما نخستین مورد خارج از زمین به‌حساب نمی‌آید؛‌ زیرا در سال ۱۹۷۲، فضانوردان آپولو ۱۷ از ابزاری به‌نام گرانش‌سنج استفاده کردند تا اندازه‌گیری‌های گرانشی سطحی را روی ماه انجام دهند.

کریاسیتی مجهز به گرانش‌سنج نیست؛ اما به‌عنوان بخشی از سامانه‌های ناوبری‌اش، دارای شتاب‌سنج‌های حساس است. آن‌طور که معلوم شده، گرانش‌سنج‌ها که مبنای اندازه‌گیری‌شان بر پایه‌ی شتاب گرانشی است، نوعی شتاب‌سنج به‌حساب می‌آیند.

درنتیجه،‌ همان‌طور که تیم کاوشگر دریافت، اندازه‌گیری شتاب گرانشی صرفا مستلزم تغییر کاربری آن شتاب‌سنج‌ها بود. آن‌طور که معلوم شد، کریاسیتی از قبل و در مواقع ایستاده، صدها اندازه‌گیری را انجام داده بود که تیم کاوشگر از روی آن‌ها می‌توانست شتاب گرانشی را محاسبه کند.

نمایی از کوه شارپ

با انجام اندازه‌گیری‌ها از ۷۰۰ نقطه به‌همراه مسیر پیموده‌شده توسط کاوشگر در سرتاسر دهانه‌ی گیل تا دامنه‌های پست‌تر کوه شارپ، تیم کاوشگر شتاب ناشی از چرخش سیاره‌ای را استخراج و شاخص‌هایی نظیر شیب، ارتفاع و درجه‌ی حرارت را اصلاح کرد.

شتاب گرانشی موجود، امکان اندازه‌گیری‌های گرانش سطحی را فراهم می‌کند. این به‌نوبه‌ی خود به تیم کاوشگر امکان می‌دهد تا به محاسبه‌ی چگالی صخره بپردازند. تراویس گابریل، دانش‌آموخته‌ی‌ زمین‌شناسی در مدرسه‌ی زمین و اکتشافات فضایی دانشگاه ایالتی آریزونا در این‌باره گفت:

آنچه ما می‌توانستیم انجام دهیم، اندازه‌گیری چگالی توده‌ی مواد در دهانه‌ی گیل بود و آن‌ها دریافتند که این مقدار کمتر از حد انتظار است.با کار روی فراوانی سنگ‌های معدنی که اندازه‌گیری آن توسط ابزار شیمی و کانی‌شناسی انجام شد؛ ما چگالی دانه را ۲۸۱۰ کیلوگرم در هر مترمکعب برآورد کردیم. بااین‌حال، چگالی توده‌ای که از مطالعه‌ی ما حاصل شد، بسیار کمتر و برابر با ۱۶۸۰ کیلوگرم در هر مترمکعب است.

این نتیجه‌ی به‌شدت متفاوت بدین معنی است که ما احتمالا درباره‌ی نحوه‌ی تشکیل کوه شارپ تصور اشتباهی داریم.

درحقیقت ما اصلا نمی‌دانیم که کوه شارپ چگونه تشکیل شده است و تمام آنچه در اختیار داریم، چیزی جز فرضیات نیستند. این شکل‌گیری در میانه‌ی دهانه‌ی گیل و پیرامون مکانی اتفاق افتاده است که قله‌ی مرکزی یک دهانه‌ی پیچیده را می‌توان یافت کرد. اما این منطقه وسعت بسیار زیادی دارد و مرتفع‌تر از آن است که از یک قله‌ی مرکزی انتظار می‌رود.

دهانه‌ی گیل و محل فرود کریاسیتی در آن که با دایره مشخص شده است. کوه شارپ، یک منطقه‌ی برآمده‌ی بزرگ در میانه‌ی این دهانه است.

دانشمندان علوم سیاره‌ای که مشغول مطالعه‌ی مریخ هستند، پیش‌تر به این نتیجه رسیده بودند که دهانه‌ی گیل زمانی مملو از رسوبات فرسایش‌شده توسط نیروهای آب‌وهوایی موجود در مریخ بوده است که باعث به‌وجود آمدن کوه عظیم شارپ شده‌اند. اما اگر این فرضیه را بپذیریم، آنگاه وزن تمام آن رسوبات موجب له شدن لایه‌های زیرین می‌شدند. لوئیس گفت:

سطوح پایین‌تر کوه شارپ به‌نحو شگفت‌انگیزی متخلخل هستند. ما می‌دانیم لایه‌های زیرین کوه در طول زمان دفن شدند. این فرایند آن‌ها را به‌هم‌فشرده می‌کند و موجب افزایش تراکمشان می‌شود. اما این یافته نشان می‌دهد که آن‌ها به آن اندازه که فکر می‌کردیم، توسط مواد دفن نشدند.

این حقیقت که لایه‌های زیرین کوه شارپ تراکم کمتری دارند، بدین معنی است که عامل دیگری در کار بوده است؛ شاید رسوبات تنها در بخشی از دهانه انباشته شدند و رسوبات بادی لایه‌های بالایی کوه را ساختند.

اشوین واساوادا، دانشمند پروژه‌ی کریاسیتی در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا گفت:

هنوز سؤال‌های بسیاری درباره‌ی نحوه‌ی ایجاد کوه شارپ وجود دارد؛ اما این مقاله، قطعه‌ی مهمی از پازل را تکمیل می‌کند. من خوشحالم که دانشمندان و مهندسان خلاق هنوز در حال یافتن روش‌های نوآورانه برای انجام اکتشافات علمی تازه با کریاسیتی هستند.

نتایج پژوهش این تیم در ژورنال ساینس منتشر شده است.