הרובר Perseverance Mars של נאס"א מאחסן דגימות סלע ואדמה בצינורות אטומים על פני כדור הארץ למשימות עתידיות לשליפה, כפי שניתן לראות באיור זה. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
נחבא עם כל דגימת סלע ואדמה שנאספה על ידי נאס"אהרובר של Perseverance הוא ברכה פוטנציאלית עבור מדעני האטמוספירה.
ההתמדה של נאס"א מַאְדִים רובר אוסף דגימות על מאדים, כולל ליבות סלע וגזים אטמוספריים, כדי שיוחזרו בסופו של דבר לכדור הארץ. דגימות אלו עשויות לספק תובנות קריטיות לגבי האטמוספירה של מאדים והתפתחותה, ואולי לחשוף את נוכחותם של חיים מיקרוביאליים לפני מיליארדי שנים. דגימות הגז, במיוחד, יכולות להציע מידע רב ערך על גזי קורט ועל האקלים העתיק של כוכב הלכת, תוך יצירת הקבלות עם ההיסטוריה האטמוספרית של כדור הארץ עצמו ולסייע למשימות מאוישות עתידיות למאדים.
אוסף דגימות של מאדים
עם כל ליבת סלע הרובר Perseverance Mars של נאס"א אוטם בצינורות מדגם הטיטניום שלו, מדענים אטמוספריים מתרגשים קצת יותר. דגימות אלו נאספות למסירה בסופו של דבר לכדור הארץ כחלק ממסע החזרת דגימות מאדים, כאשר עשרים וארבע נלקחו עד כה.
רוב הדגימות הללו מורכבות מליבות סלע או רגוליט (סלע שבור ואבק) שעשויים לחשוף מידע חשוב על ההיסטוריה של כוכב הלכת והאם היו חיים מיקרוביאליים לפני מיליארדי שנים. אבל כמה מדענים מתלהבים באותה מידה מהסיכוי לחקור את "מרחב הראש", או האוויר בחדר הנוסף סביב החומר הסלעי, בצינורות.
הם רוצים ללמוד עוד על האטמוספירה של מאדים, המורכבת ברובה מפחמן דו חמצני אבל יכולה לכלול גם כמויות עקבות של גזים אחרים שאולי היו בסביבה מאז היווצרות כוכב הלכת.
תמונה זו מציגה ליבת סלע בערך בגודל של פיסת גיר בצינור מדגם שנמצא בתוך המקדחה של רובר Perseverance Mars של נאס"א. ברגע שהרובר אוטם את הצינור, האוויר ייכלא בחלל הנוסף בצינור – נראה כאן במרווח הקטן (הנקרא "headspace") מעל הסלע. קרדיט: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
תובנות מ-Martian Headspace
"דגימות האוויר ממאדים יספרו לנו לא רק על האקלים והאטמוספירה הנוכחיים, אלא איך הם השתנו עם הזמן", אמר ברנדי קארייר, מדען פלנטרי במעבדת ההנעה הסילון של נאס"א בדרום קליפורניה. "זה יעזור לנו להבין כיצד אקלים שונה משלנו מתפתח."
בין הדגימות שניתן להביא לכדור הארץ נמצא צינור אחד המלא אך ורק בגז שהופקד על פני המאדים כחלק ממחסן דגימות. אבל הרבה יותר מהגז באוסף של הרובר נמצא במרחב הראש של דגימות סלע. אלה ייחודיים מכיוון שהגז יקיים אינטראקציה עם חומר סלעי בתוך הצינורות במשך שנים לפני שניתן יהיה לפתוח ולנתח את הדגימות במעבדות על פני כדור הארץ. מה שמדענים ילקטו מהם יעניקו תובנה לגבי כמות אדי המים מרחפים ליד פני השטח של מאדים, גורם אחד שקובע מדוע נוצר קרח במקום בו הוא נוצר על פני כדור הארץ וכיצד מחזור המים של מאדים התפתח לאורך זמן.
צינור אטום המכיל דגימה של משטח המאדים שנאסף על ידי הרובר Perseverance Mars של נאס"א נראה כאן, לאחר שהופקד עם צינורות אחרים ב"מחסן דגימות". צינורות מדגם מלאים אחרים מאוחסנים בתוך הרובר. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
השוואת גזי עקבות ואטמוספירות עתיקות
מדענים רוצים גם הבנה טובה יותר של גזי קורט באוויר במאדים. הכי מפתה מבחינה מדעית יהיה זיהוי גזים אצילים (כגון ניאון, ארגון וקסנון), שהם כל כך לא תגובתיים עד שייתכן שהם היו בסביבה, ללא שינוי באטמוספירה, מאז היווצרותם לפני מיליארדי שנים. אם ייתפסו, הגזים האלה יכולים לחשוף אם מאדים התחיל עם אטמוספירה. (למאדים העתיק הייתה אטמוספירה הרבה יותר עבה ממה שיש היום, אבל מדענים לא בטוחים אם היא תמיד הייתה שם או שהיא התפתחה מאוחר יותר). יש גם שאלות גדולות לגבי האופן שבו האטמוספירה העתיקה של כוכב הלכת לעומת זו של כדור הארץ הקדומה.
המרחב הראשי יספק בנוסף הזדמנות להעריך את הגודל והרעילות של חלקיקי אבק – מידע שיעזור לאסטרונאוטים עתידיים על מאדים.
"לדגימות הגז יש הרבה מה להציע למדענים במאדים", אמר ג'סטין סיימון, גיאוכימאי במרכז החלל ג'ונסון של נאס"א ביוסטון, שהוא חלק מקבוצה של יותר מתריסר מומחים בינלאומיים שעוזרת להחליט אילו דגימות על הרובר לאסוף. "אפילו מדענים שלא חוקרים את מאדים יהיו מעוניינים כי זה ישפוך אור על האופן שבו כוכבי לכת נוצרים ומתפתחים."
דגימות האוויר של אפולו
בשנת 2021, קבוצה של חוקרים פלנטריים, כולל מדענים מנאס"א, חקרו את האוויר שהוחזר מהירח במיכל פלדה על ידי אסטרונאוטים של אפולו 17 כ-50 שנה קודם לכן.
"אנשים חושבים על הירח כחסר אוויר, אבל יש לו אטמוספירה קלושה מאוד שמקיימת אינטראקציה עם סלעי פני הירח לאורך זמן", אמר סיימון, שחוקר מגוון דגימות פלנטריות בג'ונסון. "זה כולל גזים אצילים שדולפים מבפנים הירח ומתאספים על פני הירח."
טכניקות מעבדה לניתוח גזים
הדרך שבה הצוות של סיימון חילץ את הגז למחקר דומה למה שניתן לעשות עם דגימות האוויר של Perseverance. ראשית, הם הכניסו את המיכל שלא נפתח בעבר למארז אטום. אחר כך הם ניקבו את הפלדה עם מחט כדי לחלץ את הגז לתוך מלכודת קור – בעצם צינור בצורת U שנמשך לתוך נוזל, כמו חנקן, עם נקודת הקפאה נמוכה. על ידי שינוי הטמפרטורה של הנוזל, מדענים לכדו חלק מהגזים עם נקודות הקפאה נמוכות יותר בתחתית מלכודת הקור.
"יש אולי 25 מעבדות בעולם שמבצעות מניפולציות על גז בצורה זו", אמר סיימון. מלבד השימוש לחקר מקורם של חומרים פלנטריים, ניתן ליישם גישה זו על גזים ממעיינות חמים ואלו הנפלטים מקירות הרי געש פעילים, הוסיף.
כמובן, המקורות הללו מספקים הרבה יותר גז ממה שיש ל-Persperance בצינורות הדגימה שלו. אבל אם צינור בודד אינו נושא מספיק גז לניסוי מסוים, מדעני מאדים יכולים לשלב גזים ממספר צינורות כדי לקבל דגימה מצטברת גדולה יותר – דרך נוספת שהמרחב הראשוני מציע הזדמנות בונוס למדע.
מרס רובר התמדה של נאס"א
רובר Perseverance של נאס"א, חלק ממשימת מאדים 2020, הוא מעבדה ניידת מתוחכמת שנועדה לחקור את פני השטח של מאדים. הושקה ב-30 ביולי 2020, ונחתה על מאדים ב-18 בפברואר 2021, במכתש Jezero, ל-Perseverance יש משימה עיקרית לחפש סימני חיים עתיקים ולאסוף דוגמאות של סלע ורגולית (סלע ואדמה שבור) להחזרה אפשרית. לכדור הארץ.
