یک سال ماجراجویی شگفت‌انگیز پرسویرنس در مریخ چگونه گذشت؟

یک سال پیش، مریخ‌نورد پرسویرنس برای فرود روی مریخ شتاب گرفت و پس از هفت ماه و پیمودن مسیر ۴۶۶ میلیون کیومتری به مقصد خود نزدیک شد. در ۱۸ فوریه‌ی سال گذشته، فضاپیمای حامل مریخ‌نورد با سرعت تقریبی ۲۱ هزار کیلومتر بر ساعت وارد جو مریخ شد. تنها در هفت دقیقه (آنچه مهندسان ناسا هفت دقیقه‌ی وحشت می‌نامند) فضاپیما بایستی مجموعه‌ای از مانورها را انجام می‌داد تا مریخ‌نورد را به آرامی روی سطح فرود بیاورد.

با توجه به چند دقیقه‌ تأخیر ارتباطات رادیویی، افراد بخش کنترل مأموریت آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا آن روز صرفاً تماشاچی بودند. اگر اشتباهی رخ می‌داد هیچ زمانی برای برطرف کردن آن وجود نداشت و مأموریت ۲٫۷ میلیارد دلاری برای جستجوی شواهد حیات روی سیاره‌ی سرخ به باد می‌رفت.

اما پرسویرنس عملکرد بی‌نقصی داشت و پس از فرود فیلم جذابی را از خود منتشر کرد. در نهایت این مریخ‌نورد به مجموعه‌ی ربات‌های کاوشگر ناسا در مریخ پیوست. به گفته‌ی جنیفر تروسپر، مدیر پروژه‌ی پرسیورنس: «مریخ‌نورد پرسیورنس عملکرد خارق‌العاده‌ای دارد.»

سلفی ثبت‌شده توسط مریخ‌نورد پرسویرنس روی سنگی با نام مستعار «روچت» که در ماه سپتامبر ثبت شده است.

دوازده ماه بعد، پرسویرنس به دهانه‌ی ۴۵ کیلومتری یزرو رسید. براساس توپوگرافی‌ها واضح است که بیش از سه میلیارد سال پیش، یزرو توده‌ای آبی هم اندازه با دریاچه‌ی تاهو در آمریکا بود و رودخانه‌هایی از غرب و شرق آن جریان داشتند. یکی از اولین مأموریت‌های پرسویرنس، راه‌اندازی اینجنیوتی، هلی‌کوپتر رباتیک کوچک بود. اینجنیوتی اولین هواگردی است که از سطح سیاره‌ای دیگر بلند می‌شود. پرسویرنس همچنین عملکرد فناوری تولید اکسیژن را به نمایش گذاشت که برای مأموریت‌های سرنشین‌دار به مریخ ضروری است.

پرسویرنس در مرحله‌ی بعدی به بررسی بستر دهانه‌ی یزرو پرداخت و مشخص شد سنگ‌های این دهانه با انتظارات دانشمندان فاصله دارند. پرسویرنس برای جمع‌آوری هسته‌های سنگی چند مرتبه به مشکل برخورد کرد. مریخ‌نورد مواد سنگی را در قالب استوانه‌هایی استخراج می‌کند که هم‌اندازه با گچ تخته سیاه هستند و در مأموریت‌های آینده به زمین بازخواهند گشت. مهندسان بالاخره توانستند مشکلات را حل کنند و همه چیز به خوبی پیش رفت. به گفته‌ی جوئل هورویتز، استاد علوم زمین دانشگاه استونی بروک نیویورک و یکی از اعضای تیم علمی مأموریت: «سال شگفت‌انگیزی را پشت سر گذاشتیم. سرعت کار فوق‌العاده است.»

ویدئوی دهانه‌ی یزرو که توسط مریخ نورد پرسیورنس ناسا ثبت شده است، دلتایی را نشان می‌دهد که میلیاردها سال پیش شکل گرفت

تیم مأموریت پرسویرنس، پس از ماه‌ها بررسی بستر دهانه در حال آماده‌سازی برای رویداد علمی اصلی است: بررسی دلتای رودخانه‌ای خشک‌شده در حاشیه‌ی غربی یزرو. دانشمندان انتظار دارند در این دهانه سنگ‌هایی رسوبی را پیدا کنند که می‌توانند حاوی اکتشافات شگفت‌انگیز مثل علائم حیات مریخی باشند. به گفته‌ی امی ویلیامز، استاد زمین‌شناسی در دانشگاه فلوریدا و یکی از اعضای تیم علمی پرسویرنس:

دلتاها حداقل روی زمین محیط‌های زیست‌پذیری هستند؛ زیرا در آن‌ها آب و رسوبات فعال وجود دارند که از رودخانه به دریاچه راه یافته‌اند.

چنین رسوباتی می‌توانند مولکول‌های کربنی مرتبط با حیات را ذخیره و حفظ کنند. به گفته‌ی دکتر ویلیام: «این مناطق نقاط خوبی برای جستجوی کربن زیستی هستند. خوشبختانه کربن زیستی که یکی از عناصر بومی مریخ است در آن لایه‌ها جمع می‌شود.» پرسویرنس در فاصله‌ی تقریبی یک و نیم کیلومتری از دلتا قرار داد؛ اما حتی از این فاصله هم دوربین تیزبین این مریخ نورد می‌تواند لایه‌های رسوبی را بررسی کند. همچنین تخت سنگ‌هایی روی دلتا قرار دارند و جریان آب برخی سنگ‌ها را به داخل دهانه برده است. جیم بل، دانشمند سیاره‌ای دانشگاه ایالتی آریزونا می‌گوید: «این شواهد داستان جذابی را روایت می‌کنند.»

داده‌های پرسویرنس تأیید می‌کنند که آنچه تصاویر مداری نشان دادند، واقعا دلتای رودخانه است و تاریخچه‌ی آبی پیچیده‌ای دارد. تخته‌سنگ‌ها که تقریباً از ارتفاعات مجاور به دلتا آمده‌اند به سیلاب‌های شدید در یزرو اشاره می‌کنند.

تصاویر مدارپیمای اکتشافی مریخ در ژانویه‌ی ۲۰۲۲ طوفان گرد‌وغباری را در مقیاس منطقه‌ای نشان می‌دهند که موقعیت مریخ‌نورد پرسویرنس و هلی‌کوپتر اینجنیوتی (دایره‌ی سفید) را مخفی کرد. سمت راست: تصویر ثبت شده توسط ابزار Mastcam-Z پرسویرنس تأیید می‌کند که مریخ‌نورد از سپتامبر گذشته هسته‌ای سنگی را در مخزن نمونه‌ی خود دارد.

به گفته‌ی دکتر بل، یکی از پژوهشگران اصلی دوربین‌های پیچیده‌ی پرسویرنس: «شواهد تنها نشان‌دهنده‌ی رسوب آهسته‌ی دانه‌های شن و ماسه نیستند.» مدیران مأموریت، پرسویرنس را به صورت مستقیم از محل فرود به دلتا هدایت کردند؛ اما مریخ‌نورد در نقطه‌ای فرود آمد که مسیر مستقیم آن به وسیله‌ی تل‌های ماسه مسدود شده بودند. ساختارهای زمین‌شناسی در جنوب آن‌ها را مجذوب کرد.

به گفته‌ی کنت فارلی، ژئوفیزیکدان مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا و دانشمند پروژه: «ما در موقعیت شگفت‌انگیزی فرود آمدیم و بیشترین استفاده را از آن بردیم.» ازآنجاکه دهانه‌ی یزرو زمانی یک دریاچه بود، انتظار می‌رفت کف دریاچه مملو از سنگ‌هایی باشند که از رسوباتی ته‌نشین‌شده ایجاد شده‌اند. کاترین استک مورگان از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و دانشمند پروژه می‌گوید:

در نگاه اول نبود لایه‌ها به این معنی بود که احتمالاً رسوبی نیستند. در عین حال هیچ شواهدی از منشأ آتشفشانی برای سنگ‌ها پیدا نشد.

نیکولاس توسکا، استاد سنگ‌شناسی و معدن در دانشگاه کمبریج انگلستان و یکی از اعضای تیم علمی می‌گوید: «هنوز مشخص نیست چرا این منطقه یکی از عجیب‌ترین ساختار‌های زمین‌شناسی مریخ را دارد.» تیم پژوهشگرها همچنین هلی‌کوپتر اینجنیوتی را برای پرواز بر فراز سطح مریخ طراحی کرد. اینجنیوتی یکی از آخرین بخش‌های الحاقی مأموریت بود که قصد داشت امکا‌ن‌پذیری پرواز در هوای رقیق مریخ را اثبات کند. ایجنیوتی در ۱۸ آوریل سال گذشته تا ارتفاع سه متری بالا رفت به مدت ۳۰ ثانیه پرواز کرد و سپس به زمین بازگشت. این پرواز در مجموع ۳۹٫۱ ثانیه به طول انجامید. در هفته‌های بعد، اینجنیوتی چهار پرواز دیگر با مدت زمان، ارتفاع و سرعت اولیه‌ی بیشتر انجام داد.

ابزار Mastcam-Z مریخ نورد پرسیورنس ناسا چشم‌اندازی نزدیک از برخاستن و فرود هلی‌کوپتر اینجنیوتی را ثبت کرده است.

قرار بود مأموریت اینجنیوتی پس از چهار پرواز به پایان برسد؛ زیرا پرسویرنس باید آن را رها می‌کرد و به پژوهش علمی ادامه می‌داد؛ اما ناسا به این نتیجه رسید که پنج پرواز کافی نیست. وقتی پرسویرنس کاوش سنگ‌ها به سمت جنوب را آغاز کرد، هلی‌کوپتر اینجنیوتی آن را همراهی کرد و به بررسی زمین پیش روی مریخ‌نورد پرداخت. بدین‌ترتیب وقت مریخ‌نورد با برخورد به سنگ‌های غیرمنتظره به هدر نمی‌رود. به گفته‌ی تروسپر: «با ارسال هلی‌کوپتر و بررسی تصاویر ارسالی آن متوجه شدیم به کدام مناطق نباید برویم.»

اینجنیوتی به‌تازگی نوزدهمین پرواز خود را کامل کرده است، در وضعیت خوبی به سر می‌برد و باتری‌های آن هنوز شارژ نگه می‌دارند. هلی‌کوپتر همچنین قابلیت‌های پرواز خود را در هوای رقیق و سردتر ماه‌های زمستانی ثابت کرده است. اینجینوتی از طوفان گردوغبار ماه ژانویه نیز جان سالم به در برد.

پرسویرنس با بررسی و حفاری نمونه‌ سنگ‌ها در جنوب محل فرود خود، دانشمندان را شگفت‌زده کرد. به گفته‌ی دکتر استک مورگان: «این سنگ‌ها آتشفشانی به نظر می‌رسند. دقیقاً همان چیزی که از یک جریان گدازه‌ی بازالتی انتظار داریم.»

ابزارهای پرسویرنس برای بررسی مواد سازنده‌ی سنگ‌های مریخی دانه‌های کوچک آن‌ها را بررسی می‌کنند که به کوچکی یک دانه‌ی ماسه هستند. دوربین‌های موجود روی بازوی رباتیک هم می‌توانند تصاویری از نماهای نزدیک را ثبت کنند. در مشاهدات ذرات بزرگ اولیوین دیده شدند؛ ماده‌ی معدنی سنگ آذرین که می‌تواند در بستر جریان گدازه‌ای بزرگی انباشته شود. قطعات دیگری هم بین ذرات اولیوین ظاهر شدند که با کربنات پر شده بودند؛ ماده‌ای معدنی که ازطریق واکنش با آب تشکیل می‌شود.

درنتیجه ممکن است بستر دهانه‌ی یزرو دارای همان سنگ آتشفشانی اولیوینی باشد که مدارپیمای مریخی در آن منطقه مشاهده کرده بود. این سنگ ممکن است قبل از پر شدن دهانه با آب تشکیل شده باشد. به نظر می‌رسد رسوبات دریاچه روی سنگ‌های آتشفشانی را پوشانده‌اند، سپس آب به داخل آن‌ها نفوذ کرده و باعث تشکیل کربنات شده است. سپس به آرامی در طی چند میلیارد سال باد باعث محو شدن رسوبات شده است. هوای رقیق مریخ می‌تواند باعث فرسایش بخش زیادی از سنگ‌ها شود درنتیجه شناسایی آن‌ها برای زمین‌شناسان دشوار است. به گفته‌ی دکتر فارلی: «چشم‌اندازهای مریخی به چشم‌اندازهای روی زمین نزدیک نیستند.»

غروب خورشید در مریخ، تاریخ ۹ نوامبر ۲۰۲۱، دویست و پنجاه و هفتمین روز مریخ مأموریت

در طول سال اول مأموریت پرسویرنس، جمع‌آوری نمونه‌های سنگی دشوارترین بخش مأموریت بودند. به مدت ده‌ها سال دانشمندان سیاره‌ای رویای آوردن قطعه‌ای از مریخ به زمین را در سر داشتند تا بتوانند سنگ‌ها را با جدیدترین ابزارهای آزمایشگاهی بررسی کنند.

پرسویرنس اولین گام بشر در تحقق این رویا به واقعیت است. این کاوشگر حفره‌هایی را در سنگ‌ها ایجاد می‌کند و آن‌ها را در لوله‌هایی عایق نگه‌داری می‌کند. ازآنجاکه پرسویرنس راهی برای ارسال نمونه‌های سنگی به زمین ندارد، بعدا فضاپیمایی دیگر باید آن‌ها را به خانه بفرستد. این مأموریت «بازگشت نمونه‌ی مریخی» (Mars Sample Return) نام دارد و پروژه‌ی مشترک ناسا و آژانس فضایی اروپا است. مهندسان در طول مرحله‌ی توسعه‌ی پرسویرنس، دریل آن را روی مجموعه‌ی وسیعی از سنگ‌های زمین آزمایش کردند؛ اما وقتی پرسویرنس برای حفاری اولین سنگ مریخی تلاش کرد، مشخص شد ماهیت این سنگ با تمام سنگ‌های زمینی متفاوت است.

سنگ در طول حفاری به خاک تبدیل شد و از لوله خارج شد. پس از چند تلاش موفق، یکی از تلاش‌ها مشکل‌ساز شد. ذرات سنگریزه وارد بخش نامناسبی از مریخ‌نورد شدند و پس از چند هفته تلاش برای رفع مشکل، از داخل مریخ‌نورد زدوده شدند. پرسویرنس نمونه‌های خود را بعدا رها خواهد کرد تا مریخ‌نورد مأموریت بازگشت نمونه آن‌ها را بردارد. بدین صورت، از کابوس مرگ این کاوشگر و از بین رفتن سنگ‌هایی که حمل می‌کند، جلوگیری خواهد شد.

هلی‌کوپتر اینجنیوتی تصویر سمت چپ را را دوربین رنگی و تصویر سمت راست را با دوربین کنترل و هدایت خود ثبت کرده است.

تصویری از مدارپیمای اکتشافی که مسیر پرسویرنس را در مریخ نشان می‌دهد. خط سفید مسیر طی‌شده توسط این مریخ‌نورد را از زمان فرودش در سال گذشته تا موقعیت فعلی آن در «سیتای جنوبی» نشان می‌دهد (نقطه‌ی آبی روشن). مریخ‌نورد از همین مسیر به محل فرود بازمی‌گردد و سپس در راستای خط آبی به دلتا خواهد رفت

حداکثر سرعت پرسویرنس مانند حداکثر سرعت کیوریاسیتی، دیگر مریخ‌نورد ناسا است که در سال ۲۰۱۲ روی دهانه‌‌ای دیگر فرود آمد؛ اما پرسویرنس با وجود نرم‌افزار خودران می‌تواند مسافت‌های بیشتری را پوشش دهد. این مریخ‌نورد برای رسیدن به دلتا باید مسیر خود به سمت نقطه‌ی فرود را مجددا طی کند و سپس مسیر دیگری را در اطراف تل‌های ماسه‌ای به سمت شمال آغاز کند.

پرسویرنس احتمالاً در اواخر می یا اوایل ژوئن به دلتا خواهد رسید. اینجنیوتی هم تلاش می‌کند با پرسیورنس همراه شود. این هلی‌کوپتر سریع‌تر از مریخ‌نورد حرکت می‌کند اما پس از هر پرواز پنل‌های خورشیدی آن باید چند روز درمعرض نور خورشید باشند تا باتری‌ها مجددا شارژ شوند. پرسویرنس که نیروی خود را از گرمای پلوتونیومی دریافت می‌کند می‌تواند به صورت بی‌وقفه به راه خود ادامه دهد. بااین‌حال اینجنیوتی می‌تواند مسیر تل‌های ماسه‌ای را میانبر بزند. به گفته‌ی زانتوس: «هدف ما رسیدن به دلتا است و درباره‌ی اتفاقات آن سوی دلتای رودخانه هنوز تصمیم نگرفته‌ایم.»

واقعا درحال تلاش هستیم تا زمانی را بررسی کنیم که دانش بسیار اندکی درباره‌اش داریم. ما اصلا نمی‌دانیم فرایندهای شیمیایی چه زمانی برای تشکیل نخستین سلول گرد هم جمع شدند. بنابراین احتمالاً درحال نگاه‌کردن به چیزی هستیم که تازه می‌دریابیم حیات است.