עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל] > גרמי שמים > מערכת השמש
סיינטיפיק אמריקן ישראל


תקציר
על התגליות הממצאים והעדויות שנאספו אודות כוכב הלכת מאדים, בעזרת רכבי השטח ספיריט ואופורטיוניטי, ושלוש החלליות המקיפות אותו.



הפנים הרבות של מאדים
מחבר: פיליפ ר' כריסטנסן


רכב אחד מצא מדבר עתיק, האחר, עולם שהיה פעם מתחת למים. הגיוון בכוכב הלכת האדום מתחרה בזה של כדור הארץ

רבים יוצאים אל המדבר בגלל צחיחותו ופשטותו, אבל אני הולך אליו בגלל מורכבותו. הסלעים במערב אריזונה, שם אני עובד, מגלים את אחד הסיפורים הסבוכים ביותר בתולדות כדור הארץ. שכבות של סלעי גיר פחמתיים (קרבונטים), אדמת סחף מאובנת, חול עשוי קוורץ ולבה שהתמצקה, מראים כי ב- 600 מיליוני השנים האחרונות היה האזור הזה ים רדוד וחמים, אחר כך ביצה עכורה, מדבר רחב ידיים של חוליות נוצצות, מעטה קרחוני ושוב ים רדוד. הרי געש מתפרצים יצרו איים בגודלה של יפן שנדחפו אחר כך למרחק של 160 ק"מ אל תוך היבשת לאורכם של קווי שבר עצומים. תוך כדי כך שכבות הסלע נטו על צדן, התחממו וייצרו סלעי שיש וקוורציט. ולבסוף באו תהליכי הרמה ובליה ועשו את האזור למדבר שאותו אנו רואים היום.

שחזור מפורט כזה של ההיסטוריה של מאדים היה עד כה בלתי אפשרי. בימי חיי הפך כוכב הלכת האדום מנקודה בשמי הלילה לארץ של הרי געש נישאים, ערוצי נהרות חרבים, אגמים עתיקים ומישורי לבה סחופי רוחות. ברור שההיסטוריה של מאדים היא אחד הסיפורים המרתקים ביותר במערכת השמש, אבל עד כה מדענים יכלו לצייר אותה בקווים גסים בלבד. שנים התלבטנו בשאלות כוללניות כמו, האם מאדים היה פעם "חם ורטוב" בדומה לכדור הארץ או "קר ויבש" בדומה לירח העקר שלנו - כאילו אפשר לתמצת את תולדותיו של עולם שלם בשתי מילים.

ואולם בעשר השנים האחרונות נכנסנו לעידן השלישי בחקר מאדים. שני העידנים הראשונים היו עידן התצפיות הטלסקופיות של המאה ה-19 ועידן הסקר הראשוני שערכו החלליות של שנות ה-60 וה-70 של המאה ה-20. החלליות החדשות המקיפות את מאדים ואלה שנחתו על פניו אפשרו למפות את הטופוגרפיה של כוכב הלכת, לקבוע את המינרלוגיה שלו, לצלם את פני השטח ולמזג בין הנתונים שנאספו במסלול, לבין נתוני האמת של פני השטח. מאדים נעשה סוף-סוף מקום שאני יכול לחקור אותו באותה דרך שבה גאולוגים עובדים, להיעזר בסלעים שעל פניו, במינרלים ובתצורות הנוף כדי לטוות סיפור.

ומה שמצאנו מראה שתולדות מאדים רצופות מגוון מרשים של תהליכים ותנאים שונים. אנו מתחילים להבין שמאדים ראה יובש עז, רטיבות גמורה ומעטה של שלג וקרח. הגדרות פשוטות אינן מתאימות עוד כדי לתארו. במקום לומר "חם" או "קר" אנו שואלים: עד כמה חם? עד כמה רטוב? במשך כמה זמן? היכן? והתשובות שצצות ועולות מורות על הדבר שבגללו רבים מאיתנו חוקרים את כוכב הלכת האדום: על מאדים קיימים, או שהיו קיימים בעבר, תנאים המאפשרים קיום חיים.

שני אתרים, שתי זוויות ראייה

בינואר 2004 הנחיתה סוכנות החלל האמריקנית (נאס"א) שני מכשירים, מהמורכבים ביותר שנבנו אי-פעם, בשני אתרים שונים מאוד זה מזה על מאדים. רכבי השטח, ספיריט ואופורטיוניטי, עמוסים במצלמות ובספקטרומטרים, יצאו לענות על השאלה המרכזית בגאולוגיה של מאדים: מה היה תפקידם של המים? ספיריט קיפצה ונחתה במכתש גוסב (Gusev Crater). המכתש נבחר לנחיתה בגלל צורתו: תמונות שצולמו ממסלול בחלל הראו כבר מזמן שערוץ רחב, הקרוי עמק מאדים (Ma'adim Vallis), נשפך אל תוך מכתש גוסב ורומז שהוא היה פעם אגם.

בתחילה המכתש קצת אִכזב מפני שספיריט לא מצאה סימנים למים בעברו אלא סלעים געשיים. הספקטרומטרים הראו שהסלעים מורכבים מן המינרלים אוליבין (olivine) ופירוקסן (pyroxene), מינרלים שהיו מתפרקים לו נחשפו אפילו לכמויות זעירות של מים נוזליים. לא ייתכן אפוא שהסלעים ראו כמות נכבדה של מים בכשלושת מיליארדי השנים האחרונות מאז ההתפרצות הגעשית שיצרה אותם. אבל, ככל שהעפילה ספיריט במעלה גבעות קולומביה הצופות על אתר הנחיתה, נעשו הדברים מעניינים יותר. ספיריט מצאה שם שפע של מלחים המכילים גופרית. אין ספק אפוא שהסלעים הגעשיים נכתשו לגרגרים דקים שהודבקו אחר-כך זה לזה באמצעות מלח ששימש כמלט. בתהליך הזה השתתפו אולי מים נוזליים שחלחלו דרך הסלעים, או אולי חומצה גופרתית שהגיבה עם המינרלים שכבר נמצאו בהם. על אף הרמז הזה למים, הסלעים מכילים כמויות ניכרות של אוליבין ופירוקסן. לפיכך, גם בקרקעיתו של אגם לכאורה, נראה שתפקיד המים במיליארדי השנים האחרונות היה משני בלבד.

אופורטיוניטי נחתה במישור מרידיאני (Meridiani). הבחירה באתר הזה מסמלת שלב חדש בחקר מערכת השמש בידי האדם: עד כה מדענים לא שלחו אף פעם חללית למקום מסוים רק בגלל המינרלוגיה שלו. המשימות הראשונות למאדים קבעו את הרכב היסודות הכימיים של פני השטח. אבל היה צורך במכשיר אחר כדי לזהות אלו המינרלים היסודות האלה יוצרים ומהו המבנה הגבישי שלהם. לשם כך פיתחתי את הספקטרומטר לפליטה תֶרמית (TES), מכשיר שנשלח בחללית נאס"א "מארס גלובל סורוויור" המקיפה את כוכב הלכת מ-1997. במפות המינרלים שהכנו בעזרת המכשיר בלט מישור מרידיאני בשכיחות הגבוהה של הֶמטיט גבישי המצוי בו.

תחמוצת הברזל הזאת, הנפוצה על פני כדור הארץ, נוצרת בכמה תהליכים שברובם משתתפים מים. אחד התהליכים הוא שיקוע מתוך נוזלים הזורמים דרך סלעי משקע. תהליך אחר הוא שקיעה והתייבשות של מינרלים מכילי מים, כגון גאוטיט, מינרל חום-אדום המצוי באדמות מדבריות רבות. מן החלל נראו הסלעים עתירי ההמטיט במרידיאני כשכבות דקות הניתנות לשחיקה בקלות. נראָה ששכבות הסלע מכסות שטח עתיק וזרוע מכתשים, וממלאות ערוצים ואזורים נמוכים אחרים שהיו קיימים עוד לפני היווצרותן. הנוף רמז שמדובר בסלעי משקע שנוצרו מתוך מים, ולא במשקעים שכיסו את כל השטח כמו שעושה אפר געשי או אבק נישא ברוח.

כמה ימים לאחר נחיתתה אישרה אופורטיוניטי שמישורי מרידיאני היו שרויים פעם מתחת למים. מיד עם הנחיתה היא איתרה בפעם הראשונה על מאדים שכבות של סלע משקע שבצבצו מן הקרקע. הסלעים הכילו כמות רבה של מלחים גופרתיים (סולפאטים) - 30 עד 40 אחוזים ממשקל הסלע. מלחים כאלה יכולים להיווצר רק על ידי התנדפות של מים עשירים בגופרית. כמות המלחים הגופרתיים שנמצאו במכתש גוסב לא מתקרבת לכמויות של מרידיאני. ההמטיט מופיע בכדוריות (שזכו לכינוי "אוכמניות") בקוטר של 5-1 מ"מ הנעוצות בשכבות הסלע ומפוזרות בכל עבר על הקרקע.

מרבץ הסלע הגדול ביותר שחקרה אופורטיוניטי, צוק בארנס, הוא כנראה סדרה של דיונות חול מאובנות שנרטבו במי-שטח ומי-תהום. רבים מגרגרי הסלע בצוק הם מלחים גופרתיים שנוצרו בהתנדפות של מים עומדים, אולי במישורים שבין הדיונות (הידועים בשם פלאיה). אם אפשר לשפוט ממבנים דומים על כדור הארץ, הסלעים של צוק בארנס נוצרו במשך אלפים עד מאות אלפי שנים. כדוריות ההמטיט נוצרו אולי אחר כך, כאשר מים רוויים בברזל חלחלו דרך סלעי המשקע. בפעם הראשונה יכלו מדענים לחקור מרבץ סלע על מאדים באותה דרך רבת-פנים שבה חוקרים גאולוגים את כדור הארץ.

אפילו המורפולוגיה של מישורי מרידיאני, אחד הנופים השטוחים ביותר שנצפו על כוכב לכת כלשהו, דומים לקרקעית אגם. היקף מרבץ ההמטיט, כפי שהוא נראה מן החלל, מרמז שהמישורים היו פעם אגם גדול או ים קטן ולא חלק מאוקיינוס רחב-ידיים. שכבות סלע עשירות בהמטיט נצפו גם בכמה מכתשים מדרום למרבץ ההמטיט הראשי וממערב לו, מכתשים שהיו אולי אגמים נפרדים.

בקיצור, נראה היה כאילו שני כלי הרכב נחתו על שני כוכבי לכת שונים לגמרי: האחד, מדבר צחיח מכל מדבר על פני כדור הארץ, והאחר, ארץ אלף האגמים. האם אלו שתי האפשרויות היחידות, או שהגאולוגיה של מאדים מגוונת אף יותר? האם שני האתרים, המרוחקים אלפי קילומטרים זה מזה, מייצגים את כל טווח ההרכבים של סלעים על מאדים ואת כל מגוון הפעילות של מים על פניו? כדי לענות על השאלות הכלליות האלה פנו המדענים לבחון מחדש את הנתונים שנאספו בתצפיות לוויין.

ארץ הלבה

מכשיר ה-TES גילה במשך שמונה השנים האחרונות, שהסלעים והחול על מאדים מורכבים כמעט אך ורק מהמינרלים הגעשיים פלדספר (feldspar), פירוקסן ואוליבין - מרכיבי הבזלת. באביב 2004 החלה להקיף את מאדים חללית סוכנות החלל האירופית, מארס אקספרס, והצטרפה למאמץ בעזרת OMEGA - ספקטרומטר לתחום האינפרה-אדום הקרוב. מדידותיה אישרו את השכיחות הגבוהה של המינרלים האלה. התצפיות מצאו מרבצי אוליבין חשופים בקירותיה של מערכת הקניונים של עמק מרינריס Valles Marineries), 4.5) ק"מ מתחת לפני השטח. המינרל מצוי בכל רחבי המישורים המשווניים ובהם גם בקרקעיתם של ערוצים. תגלית הבזלת לא הייתה הפתעה גדולה. בזלת מכסה גם חלקים נרחבים של כדור הארץ והירח. הלבה המבעבעת בהוואי היא בזלת. זוהי צורה טהורה של לבה, הנוצרת בשלב הראשון של התכת המעטפת של כוכב הלכת - ועל כדור הארץ היא מתפרצת ללא הרף מן הרכסים שבאמצע האוקיינוסים ויוצרת את קרקעית הים.

אבל תגלית אחרת הייתה בלתי צפויה. בעוד הסלעים בחבלי הארץ העתיקים ומצולקי המכתשים היו בזלתיים, דמו הסלעים הצעירים יותר בשפלות הצפוניות, לסוג מפותח יותר של לבה הקרוי אנדסיט (andesite): הם מכילים יותר זכוכית, המינרלים המרכיבים אותם מכילים יותר סיליקה (תרכובות של צורן חמצני) והם כוללים פחות מינרלים מכילי ברזל. על כדור הארץ נוצר אנדסיט בדרך כלל כשהלוחות הטקטוניים היורדים כלפי מטה מחדירים עמם מים לתוך סלע תת-קרקעי מותך. עצם קיומם של מינרלים אנדסיטיים על מאדים מעורר סקרנות. הדבר עשוי לרמוז שמעטפת מאדים לחה יותר מזו של כדור הארץ או שזרמי הלבה הצעירים יותר הותכו בטמפרטורות או בלחצים שונים מאלה שיצרו את סלעי הבזלת העתיקים יותר. ליתר ביטחון יש מדענים המציעים שסלעי האנדסיט כביכול הם למעשה סלעי בזלת המתחפשים לאנדסיט. לטענתם, ייתכן שערפל של מים או של חומצה הגיב עם המינרלים וייצר ציפוי דמוי אנדסיט. כדי לקבל תשובה ייאלצו החוקרים להמתין כנראה עד שהסלעים ייחקרו בפירוט על פני השטח.

הרזולוציה המרחבית של מכשיר ה-TES נמוכה למדי: אורכו של כל פיקסל הוא כמה קילומטרים. המגוון האמיתי של המינרלוגיה של מאדים החלה להתגלות אפוא רק ב-2001 לאחר ש-THEMIS, מצלמת אינפרה-אדום שקבוצת המחקר שלי פיתחה, החלה למפות את כוכב הלכת. המצלמה, שהותקנה על גבי חללית אחרת של נאס"א המקיפה את כוכב הלכת, "אודיסיאה למאדים", מגיעה לרזולוציה של 100 מטר לפיקסל. THEMIS ו- OMEGAחשפו את מגוון ההרכבים של סלעי היסוד של מאדים, מגוון המתחרה בזה של כדור הארץ.

ליד קו המשווה של מאדים ניצב הר הגעש סירטיס מייג'ור (Syrtis Major) שקוטרו 1,100 קילומטר. בפסגתו מצויה סדרה של לועות שקרסו, או קלדרות. רוב-רובו של הר הגעש הוא בזלתי, אבל המורדות מנוקדים בחרוטים ובזרמי לבה המורכבים מסוג זכוכיתי, עתיר סיליקה, של לבה הקרויה דקיט (dacite). זהו סלע הנוצר בתאי המאגמה המצויים בבסיס הרי געש. כשהמאגמה מתקררת, המינרלים הראשונים המתגבשים בה הם אוליבין ופירוקסן עתירי ברזל ומגנזיום. כשהם שוקעים לקרקעית התא, הם מותירים אחריהם מאגמה עשירה בסיליקה ובאלומיניום, וזהו מקורם של סלעי הדקיט. הפסגות המרכזיות המצויות בלבם של כמה לועות במורדותיו של סירטיס מייג'ור עשויות מסלע עשיר אף יותר בסיליקה - גרניט. סלע זה נוצר אולי מהפרדה קיצונית של החומרים לגבישים שונים או בעקבות התכה חוזרת, בקנה מידה רחב של בזלות קדומות יותר.

חוקרים מסיקים שהר הגעש הזה עבר שלבים רבים של התפתחות. ראשית התפרצה לבה בזלתית מן הלוע ובנתה את הר הגעש. כשהמאגמה עברה שינוי כימי היא נסוגה מהתא שמתחת לפסגה, נסיגה שגרמה לקרקע שם לקרוס והזינה התפרצויות במורדות. במפתיע, לא זו בלבד שהרי הגעש על מאדים ענקיים, אלא שהם גם מסובכים.

וַיֵרֶד גשם קל

מה שחסר על מאדים חשוב לא פחות ממה שמצוי בו. קוורץ נפוץ על כדור הארץ אבל נדיר מאוד על מאדים, דבר המעיד גם על נדירותו של גרניט שממנו נוצר קוורץ. אין גם עדויות לקיומם של מינרלים מטמורפיים, כמו צפחה או שיש, הנוצרים כשסלעים געשיים או סלעי משקע נחשפים ללחצים או לטמפרטורות גבוהות. המשמעות העיקרית מכך היא שאין במאדים פעילות טקטונית המסוגלת להניע סלעים לעומק רב (שם הם מתחממים ונלחצים) ואז להחזירם אל פני השטח.

בכדור הארץ מצויים מרבצים נרחבים של סלעים פחמתיים (קרבונטים), כמו אבן גיר למשל, ששקעו באוקיינוסים חמימים עשירים בפחמן דו-חמצני. המדענים הפלנטריים הטוענים שמאדים היה פעם חם ורטוב יותר, סברו שגם עליו יימצאו שכבות פחמתיות עבות, אך לא כך היה. לפיכך, אם היו אוקיינוסים על מאדים הם היו קרים, או שהתקיימו זמן קצר בלבד או שהיו מכוסים קרח, או שמסיבות אחרות הם לא תמכו בקיומם של קרבונטים. האבק המצוי בכל מקום מכיל כמויות קטנות של מלחים פחמתיים, אבל הם נוצרו כנראה בתגובה ישירה עם אדי מים באטמוספרה ולא עם מים נוזליים על פני השטח. גם חרסיות, קבוצה נוספת של מינרלים הקשורים למים, נדירות על מאדים - עוד רמז לכך שכוכב הלכת היה יבש ברובו. הדבר עולה בקנה אחד עם נוכחותם של המינרלים הרגישים למים, אוליבין ופירוקסן.

במובן זה, הממצאים של ספיריט בגוסב מייצגים את מאדים יותר מאלה שמצאה אופורטיוניטי במרידיאני. עם זאת, מרידיאני אינו המקום היחיד שבו נראים אגמים בתמונות מן החלל. "תהום ארם" (Aram Chaos), מכתש בקוטר של 280 ק"מ, מנוקז על ידי ערוץ היוצא ממנו ומלא בסלעים שכבתיים המכילים המטיט. גושי סלע אדירים מפוזרים על קרקעית המכתש. נראה כאילו שיטפון של מים תת-קרקעיים פרץ במפתיע וגרם לקרקע שמעליו לקרוס. מקצת המים נקוו במכתש ויצרו את שכבות הסלע המכילים המטיט.

בדומה לכך מצויים בתעלות עמק מרינריס סלעים המכילים המטיט הערוכים בשכבות דקות המתפוררות בקלות, כפי שאכן אפשר לצפות מסלעי משקע שנוצרו במים עומדים. סלעים אלה, ואחרים בכל רחבי האזור המשווני, עשירים במלחים גופרתיים - סימן מעיד לסלעי משקע שנוצרו במים. ייתכן שהאגמים עברו מחזורים רבים של הצפה, התנדפות (ואולי גם קיפאון) והתייבשות. מלבד אגני האגמים העתיקים, האזור חרוץ ברשת צפופה של ערוצים שנוצרו כפי הנראה עקב גשמים וזרימה על פני השטח. יש חוקרים הטוענים שבמאדים היו פעם אוקיינוסים רחבי ידיים: תמונות ונתונים טופוגרפיים מרמזים על קווי חוף וקרקעיות אוקיינוס חלקות.

כל התגליות האלה ביחד מספקות עדות מוצקה שֶמים נוזלים היו יציבים באזורים מבודדים ולתקופות קצרות. מהם הגורמים שהביאו להצטברות המים וליציבותם באתרים אלה? על פי הניחוש הבולט ביותר מדובר בשילוב של חום גאותרמי, מליחות גבוהה (המורידה את טמפרטורת הקיפאון) ומעטה מגן של קרח. ואולי פגיעות של מטאורים גדולים עיבו מדי פעם את האטמוספרה וחיממו אותה.

אבל נראה שאבד הכלח על הרעיון שמאדים היה פעם כוכב לכת דמוי כדור הארץ. הרושם המכריע מהמיפוי המינרלוגי הכולל הוא שפני השטח הם עתיקים, ושהמינרלים הגעשיים המקוריים שיצרו אותם עדיין שמורים, בלי שעברו שינוי ניכר עקב מגע עם מים. אפילו במרידיאני מצויים חולות בזלתיים המכסים את המשקעים האגמיים ורומזים שהאתר יבש כבר שניים או שלושה מיליארד שנים. אגמים ומערכות ערוצים דמויי נהרות אכן קיימים, אבל מים זרמו בהם רק לתקופות קצרות. ייתכן שהמים, שהיו קפואים רוב הזמן, השתחררו מדי פעם וקפאו שוב במהירות. עם זאת, המדענים הפלנטריים עדיין תוהים איך עולם שבדרך כלל היה צחיח כל כך יכול היה להיות מוצף מים באזורים ובפרקי זמן מסוימים.

עולם העונות הארוכות

העבר הסוער של מאדים זוכה למרב תשומת הלב, אבל שתי התפתחויות עוררו מחדש את המחקר העוסק בפעילות המתרחשת בו היום. הראשונה היא תמימות הדעים הגוברת שמאדים היה בעבר הלא-רחוק פעיל מבחינה גאולוגית. אמנם רוב הרי הגעש הגדולים ומישורי הלבה העתיקים נוצרו במחצית הראשונה של תולדות מאדים. אבל היעדרם של מכתשי מטאורים על פני זרמי לבה באזורים כגון אתבסקה (Athabasca) מרמז שהזרמים הצעירים (בקנה מידה גאולוגי) נוצרו בהתפרצויות שאירעו בכמה מיליוני השנים האחרונות. חוקרים בחנו תמונות אינפרה-אדום שצולמו בלילה וחיפשו בהן נקודות גאותרמיות חמות או פעילות, אך עד כה לשווא. נראה שמאדים התקרר והגיע למצב שבו הפעילות הגעשית עליו נדירה מאוד, אם כי לבה עולה ומתפרצת מדי פעם אל פני השטח.

התגלית השנייה היא שבמאדים מצויים מאגרי ענק של מים קפואים הנודדים על פני כוכב הלכת כשהאקלים שלו משתנה. בשני הקטבים מצויים מרבצי קרח, או משקעים עתירי קרח, בעומק של כמה קילומטרים ובשטח כולל המגיע לכמעט כפליים משטחה של מדינת אריזונה. מדידות אינפרה-אדום לקביעת טמפרטורה שנערכו בשנות ה-70 קבעו שכיפת הקרח בקוטב הצפוני מורכבת ממים קפואים, אך לא הצליחו לקבוע את הרכבה של הכיפה הדרומית. טמפרטורת השטח בקוטב הדרומי מתאימה לזו של פחמן דו-חמצני קפוא (קרח יבש), אבל האם קרח-מים עשוי להימצא מתחתיו? מדידות טמפרטורה שנערכו לא מזמן באמצעות THEMIS גילו קרח-מים מבצבץ במקומות מסוימים, כך שהתשובה היא כנראה כן. [הדבר אושר גם במדידות שערכה החללית האירופית "מארס אקספרס" - העורכים].

גם החללית "אודיסיאה למאדים" הוסיפה למלאי המים כשספקטרומטר קרני הגמא שלה וגלאי הנויטרונים באנרגיה גבוהה גילו קרח תת-קרקעי. שני המכשירים מודדים קרני גמא ונויטרונים הנפלטים כשקרינה קוסמית פוגעת באטומים שבקרקע. התפלגות האנרגיה של הפוטונים בקרינת הגמא ושל הנויטרונים חושפת את הרכב היסודות הכימיים בקרקע עד לעומק של כמה מטרים. מימן למשל, בולע נויטרונים ביעילות רבה, ולכן מחסור בנויטרונים מרמז על מימן בפני השטח - קרוב לוודאי שני אטומי המימן במולקולת המים (H2O). באזורים שבין קו הרוחב 60 מעלות ועד לקטבים נראה שאחוז המים בקרקע גבוה מ-50%. נפיצות גבוהה כל כך של קרח לא יכולה להיווצר רק מפעפוע פשוט של אדי מים מן האטמוספרה לתוך נקבוביות בקרקע. הקרח, אם כן, היה חייב להצטבר כשלג או כפור.

תצורות קרקע בלתי רגילות נפוצות בכל רחבי אזור קווי הרוחב הבינוניים, ואף הן מרמזות על קרח. בין קו רוחב 30 לקו רוחב 50 מעלות, בשני חצאי כוכב הלכת, מצויה קרקע שפני השטח שלה דומים לפניו של כדור-סל. קרקע כזאת עשויה להיווצר כשהאדמה מתחממת והקרח המתנדף גורם לקרקע להתפורר לפירורים. סוג אחר של משקע, המצוי בחללים קרים במדרונות הפונים לקוטב, הוא שכבה של חומר בעומק של עד 10 מטרים - שארית אפשרית של שלג העשוי ממים כמעט טהורים. אולי התגלית הראויה ביותר לציון הם הנקיקים הקטנים והטריים המצויים באזורי קווי הרוחב הבינוניים, נקיקים הנוצרים אולי ממי מעיינות, מהתכה של קרח הקרוב לפני השטח או מהתכה, מלמטה למעלה, של ערמות שלג דחוס.

כל המאפיינים האלה, הקשורים למים, מרמזים שגם מאדים, כמו כדור הארץ, עובר מחזורים של עידני קרח. הזווית שבה נוטה ציר הסיבוב של מאדים מתנודדת ומגיעה עד ל-20 מעלות במחזוריות של 125,000 שנה. כשזווית ההטיה נמוכה, הקטבים הם האזורים הקרים ביותר על פני כוכב הלכת. אז, כמות השלג היורד עליהם רבה מזו של השלג המתנדף, והקרח הולך ומצטבר. כשזווית הנטייה עולה, הקטבים הנחשפים ליותר אור שמש מתחממים על חשבון קווי הרוחב הבינוניים. המים נוטים אז לנוע מן הקטבים לכיוון קו המשווה. כשהשלג מצטבר על פני השטח מים זורמים עשויים לטפטף. היום קווי הרוחב הבינוניים מתחממים ורוב מעטה השלג נעלם. אם מודל עידני הקרח נכון, ישוב השלג למאדים בעוד 25,000 עד 50,000 שנה.

הסיפור של חקר מאדים דומה למעשייה על העיוור המתאר פיל: נראה שהגאולוגיה משתנה בהתאם למקום שעליו מתבוננים. כוכב הלכת הוא מקום שפני השטח שלו מגוונים, ההווה שלו דינמי להפתיע ועברו מסובך ואף פרדוקסלי. הסלעים הגעשיים שלו מגוונים כמו אלה של כדור הארץ, ומים מראים נוכחות נרחבת ביותר. מוקדם יותר בתולדותיו חווה כוכב הלכת הצפות כבדות ואולי אפילו גשמים, עם זאת הסלעים העתיקים שלו עדיין מכילים מינרלים שמתפרקים במהירות בסביבה רטובה. אף על פי שהאקלים היום יבש וקר, מצא את עצמו רכב השטח אופורטיוניטי על קרקעית של ים קדום המרמזת על אקלים שהיה פעם שונה מאוד. בתנאים הנוכחיים מים נוזליים אינם יציבים, עם זאת נקיקים נוצרו שם לא מזמן ואולי נוצרים גם היום.

מגוון התנאים על פני השטח המשתנים ממקום למקום ומזמן לזמן הוא אחד הסימנים המעודדים ביותר לגבי ביולוגיה על מאדים: הגיוון מספק מרחב עשיר של סביבות שבהן החיים היו יכולים למצוא מאחז. תקופות ארוכות, גם אם קטועות, מים היו נפוצים באגמים וייתכן שפרקי הזמן האלה היו ארוכים דיים כדי לעורר חיים בחומר דומם. אורגניזמים אולי נאחזים עדיין בחיים, שרויים בתרדמה במשך התקופות הקרות ומתעוררים כשתנאי האקלים משתפרים. שרידי טלאי השלג, הנקיקים ואזורים דומים אחרים עשויים להיות מקום מצוין לחיפוש חיים במשימות רובוטיות לעתיד.

 

סקירה כללית / המוזרויות של מאדים

  • רכבי השטח ספיריט ואופורטיוניטי מטיילים על מאדים כבר יותר משנה וחצי, ושלוש חלליות מקיפות אותו וממפות את הטופוגרפיה ואת ההרכב המינרלי שלו ברמת דיוק שהייתה אפשרית פעם רק על כדור הארץ.
  • עד לשיגורם של כלי הרכב, העדויות העיקריות לנוכחות מים בעברו של מאדים באו ממקור מורפולוגי: פני השטח אכן רמזו על כך בצורתם, אך לא בוודאות גמורה. עכשיו, העדויות העיקריות שהגיעו ממינרלים (תחמוצות ברזל ומלחים גופרתיים) וממרקם הסלעים (כדוריות וגלים על פני הסלעים) לא מותירות ספק שלפחות אתר הנחיתה של אופורטיוניטי היה בעבר הרחוק קרקעיתו של אגם.
  • עם זאת, ההיסטוריה הגאולוגית של כוכב הלכת משתנה במפתיע ובאופן מוזר ממקום למקום ומתקופה לתקופה. רוב פני השטח שלו כמעט לא ראו טיפת מים, ואפילו האתר של אופורטיוניטי עבר תקופות יובש ארוכות. באופן בלתי צפוי, מאפיינים גאולוגים אחרים, כמו הרי הגעש למשל, מגוונים אף הם.

ועוד בנושא

Global Mapping of Martian Hematite Mineral Deposits: Remnants of Water-Driven Processes on Early Mars. P. R. Christensen, R. V. Morris, M. D. Lane, J. L. Bandfield and M. C. Malin in Journal of Geophysical Research, Vol. 106, Part 10, pages 23,873–23,885; 2001

Morphology and Composition of the Surface of Mars: Mars Odyssey THEMIS Results. Philip R. Christensen et al. in Science, Vol. 300, No. 5628, pages 2056–2061; June 27, 2003

Spirit at Gusev Crater. Special issue of Science, Vol. 305, No. 5685, pages 793–845; August 6, 2004

Opportunity at Meridiani Planum. Special issue of Science, Vol. 306, No. 5702, pages 1697–1756; December 3, 2004

Roving Mars: Spirit, Opportunity, and the Exploration of the Red Planet. Steve Squyres. Hyperion, 2005

ביבליוגרפיה:
כותר: הפנים הרבות של מאדים
מחבר: כריסטנסן, פיליפ ר'
תאריך: אוקטובר-נובמבר 2005 
שם כתב העת: סיינטיפיק אמריקן ישראל
עורכי כתב העת: אייזנברג, אלי  (ד"ר) ; מנס, אלכסנדר  (ד"ר)
הוצאה לאור: אורט ישראל. המינהל למו"פ ולהכשרה
הערות: 1. סיינטיפיק אמריקן ישראל יוצא לאור על ידי אורט ישראל, וביוזמתו של הרצל לאור.
הערות לפריט זה:

1. פיליפ ר' כריסטנסן (Christensen) החל להתעניין בגאולוגיה כשטייל בילדותו ברחבי המערב האמריקני. הוא בחן את מאדים בפעם הראשונה מבעד לטלסקופ שקיבל מהוריו בגיל 12. היום, כפרופסור באוניברסיטת מדינת אריזונה (ASU) שבטמפל, הוא המומחה החשוב בעולם להרכב פני השטח של מאדים. צוות המחקר שלו פיתח את חיישני האינפרה-אדום בשביל החלליות "מארס גלובל סורוויור" ו"אודיסיאה למאדים" ובשביל רכבי השטח לחקר מאדים. ב-2003 העניקה לו סוכנות החלל האמריקנית, נאס"א, את המדליה להישג מדעי יוצא מן הכלל על תצפיותיו החלוציות במאדים באינפרה-אדום. מאז אמצע שנות ה-90 הוא משתמש בתצפיות מן החלל כדי לחקור בעיות של התפתחות סביבתית ועירונית על כדור הארץ.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית