سطح‌نشین اینسایت چگونه برخورد شهاب‌سنگ عظیم به مریخ را ثبت کرد؟
کاوشگر اینسایت ناسا هرچند در پایان عمر خود به‌سر می‌برد اما داده‌هایی که از رویدادهای برخورد شهاب‌سنگ به مریخ ثبت کرده است، اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی این سیاره فراهم می‌کنند.
شب گذشته ناسا باز هم تأکید کرد که کاوشگر «اینسایت» (InSight) به دلیل پوشیده شدن صفحات خورشیدی با گرد و غبار، پیوسته انرژی خود را از دست می‌دهد. این آژانس فضایی انتظار دارد که احتمالا در دو ماه آینده ارتباط این سطح‌نشین با زمین قطع شود.
با وجود این سختی‌ها اما فعالیت‌های کاوشگر همچنان ادامه دارد و لرزه‌سنج آن موفق به شناسایی بزرگ‌ترین برخوردهای شده است که بشر از زمان قرارگیری دوربین‌های با وضوح بالا در مدار سیاره‌ی سرخ، مشاهده کرده است.
داده‌های لرزه‌ای اینسایت نه تنها چیزهای زیادی درباره‌ی ساختار پوسته‌ی مریخ به ما می‌آموزند، بلکه روش استفاده شده برای استخراج اطلاعات موقعیت برخورد توسط یک لرزه‌سنج منفرد را هم تأیید کرده‌اند. این تکنیک نشان می‌دهد که تقریبا نیمی از انرژی لرزه‌ای دریافت شدت توسط کاوشگر، از یک مکان در مریخ می‌آید.
رویدادهای برخوردی
دوربین‌های «مدارگرد شناسایی مریخ» (MRO) که ۱۶ سال است پیوسته به رصد مریخ مشغولند، پیش از سال ۲۰۲۱ هیچ برخوردی با ایجاد دهانه‌ای به طول بیش از ۱۳۰ متر را مشاهده نکرده بودند. در سال ۲۰۲۱ اما دو مورد مشاهده شد.
هرچند یکی از آن‌ها نتیجه‌ی قابل توجهی نداشت زیرا MRO دقیقا زمان وقوع برخورد را ثبت نکرد و از سوی دیگر برخورد از محل فرودگر اینسایت فاصله‌ی زیادی داشت. بدین ترتیب امواج لرزه‌ای به هسته‌ی سیاره برخورد کردند و فقط بازتاب آن‌ها به اینسایت رسید. علاوه بر این، برخورد شهاب‌سنگ در سطحی با شیب زیاد و در مناطق با عوارض پیچیده رویداد که تفسیر جزئیات ثبت شده را دشوار می‌کرد.
رویداد برخوردی ابتدا توسط دوربین سیاه و سفید و وضوح پایین مدارگرد مریخ شناسایی شد.
Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
اما وضعیت برای برخوردی به نام S1094b که در یک دشت هموار روی داد، متفاوت بود. به گفته‌ی «لیلیا پوزیولووا» (Liliya Posiolova) از اعضای مدیریت MRO، یک دوربین هواشناسی با وضوح پایین فضاپیما، از منطقه‌ی برخورد با فاصله‌ی حدود ۲۴ ساعت تصویربرداری کرد. دهانه‌ی برخوردی و آوار ناشی از برخورد هم که در ۲۴ دسامبر ۲۰۲۱ (۲ مهر ۱۴۰۰) اتفاق افتاده بود، به اندازه‌ای واضح بود که حتی این دوربین نسبتا محدود هم توانست آن را شناسایی کند.
تصویربرداری در این بازه‌ی زمانی کوتاه، به روشنی دهانه‌ی رصد شده را با یک رویداد لرزه‌ای ثبت شده توسط لرزه‌سنج اینسایت مرتبط می‌کند. این برخورد همچنین به اندازه‌ی کافی به سطح‌نشین نزدیک بود و باعث شد تا امواج لرزه‌ای مستقیما به آن برسند.
در رویداد S1094b یک دهانه‌ی مرکزی به عرض بیش از ۱۳۰ متر تشکیل شد و بقایای واضحی به‌صورت شعاعی از خود بر جای گذاشت. دیواره‌های این دهانه نشان می‌دهند که شهاب‌سنگ با زاویه‌ی زیادی وارد جو شده است.
تعداد غیرمعمول دهانه‌های کوچک‌تر در ناحیه‌ی نزدیک به دهانه‌ی اصلی هم بیانگر آن است که پیش از برخورد، هوای اطراف دچار انفجار شده که بخشی از انرژی لرزه‌ای دریافت شده توسط اینسایت ناشی از آن بوده است.
در اثر این برخورد مواد درخشان زیادی هم به اطراف پراکنده شده‌اند که به گفته‌ی «اینگرید دوبار» (Ingrid Daubar) از دانشگاه براون «تکه‌های یخ به اندازه‌ی تخته سنگ» هستند. این نزدیک‌ترین نقطه به خط استوای مریخ است که چنین رسوبات یخی در آن شناسایی شده است.
رویدادهای برخوردی ثبت شده همچنین اولین رویدادهای لرزه‌ای بودند که با داشتن قدرت کافی، امواج سطحی آن‌ها در داده‌های اینسایت ثبت شد. با اندازه‌گیری نحوه‌ی پراکندگی این امواج در هنگام حرکت، محققان توانستند ویژگی‌های پوسته‌ی مریخ را در امتداد جهت حرکتشان تفسیر کنند.
این بررسی نشان می‌دهد که بیشتر پوسته در مسیر حرکت امواج لرزه‌ای، متراکم‌تر از پوسته در محل سطح‌نشین است. اگر این نوع تفاوت محلی در پوسته‌ی مریخ گسترده باشد، نتایج مهمی در زمینه‌ی مطالعه‌ی تکامل ساختار زمین‌شناختی مریخ خواهد داشت.
دهانه‌ی برخوردی ایجاد شده بر اثر رویداد برخوردی ۲۴ دسامبر ۲۰۲۱؛ قطعات یخ به رنگ روشن دیده می‌شوند.
Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
محل برخورد
روی سیاره‌ی زمین، معمولا با استفاده از لرزه‌نگارهای متعدد برای مثلث‌بندی منبع، می‌توان مکان‌های وقوع رویدادهای لرزه‌ای را مشخص کرد. در مریخ اما تنها یک لرزه‌نگار برای کل سیاره وجود دارد. بنابراین دانشمندان روش‌هایی را برای تخمین مکان فقط بر اساس داده‌های اینسایت و با تکیه بر تفاوت زمان رسیدن طبقه‌بندی‌های مختلف امواج، توسعه داده‌اند.
اما، بدون هیچ نشانه‌ی دیگری از محل وقوع رویداد، راهی برای تأیید این تخمین‌ها وجود نداشت. در پژوهش اخیر، آگاهی از موقعیت دو رویداد برخوردی با کمک داده‌های مدارگرد مریخ، امکان مقایسه‌ی مستقیم بین برآوردها و محل دقیق برخورد را فراهم کرد که نتایج خوبی را نشان می‌دهند.
یک رویداد در فاصله‌ی ۳۵۳۰ کیلومتری با خطای ۳۶۰± تخمین زده شد، و در ادامه معلوم شد که ۳۴۶۰ کیلومتر از فرودگر فاصله دارد؛ چیزی که تنها ۷۰ کیلومتر با تخمین اختلاف دارد. فاصله‌ی دومی ۷۵۹۱ کیلومتر با خطای ۱۲۴۰± کیلومتر برآورد شد و این هم تنها ۱۳۰ کیلومتر اختلاف داشت. در هر دو مورد، خطای واقعی به مراتب کمتر از خطای برآورد شده بود.
این اندازه‌گیری‌ها باعث اطمینان بیشتر درباره‌ی دقت داده‌های سایر رویدادهای لرزه‌ای می‌شود. طبق مطالعات قبلی یک دسته از رخدادهای لرزه‌ای شناسایی شده توسط اینسایت از منطقه‌ای به نام «گوداله‌ی سربروس» (Cerberus Fossae) سرچشمه گرفته‌اند. مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که بقیه‌ی رویدادها که به عنوان مریخ‌لرزه‌های فرکانس بالا شناخته می‌شوند، نتیجه‌ی فعالیت لرزه‌ای نزدیک سطح مریخ هستند و آن‌ها هم از گوداله‌ی سربروس سرچشمه می‌گیرند.
این تا حدودی تعجب آور است، زیرا ویژگی‌های دیگری هم وجود دارند که نشان‌دهنده‌ی فعالیت سطحی تازه در نزدیکی سطح‌نشین هستند. در مقابل مریخ‌لرزره‌های فرکانس پایین طبق استدلال پژوهشگران می‌توانند نشان‌دهنده‌ی یک استخر از مواد گرم باشند که احتمالا از ماگمای باقی‌مانده زیر ناحیه‌ی وقوع رویدادهای فرکانس بالا، ناشی می‌شود. به گفته‌ی تیم پژوهشی، این دو دسته از رویدادها در مجموع حدود نیمی از انرژی لرزه‌ای آزاد شده در کل سیاره را تشکیل می‌دهند.
خط پایان اینسایت
شکی نیست که داده‌های اینسایت پژوهشگران را برای سال‌ها مشغول نگه می‌دارد اما خود کاوشگر به پایان عمرش نزدیک می‌شود. طبق اعلام «بروس بانرت» (Bruce Banerdt) سرپرست اینسایت از آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا، صفحات خورشیدی گرد و غبار زیادی گرفته‌اند که به‌تازگی بیشتر هم شده و توان دریافتی را از ۴۰۰ وات ساعت در روز به ۳۰۰ وات ساعت رسانده است. در چنین سطحی، باتری‌ها پیوسته تخلیه می‌شوند و فقط برای راه‌اندازی لرزه‌نگار در یک روز از هر چهار روز انرژی دارند.
طبق برآوردها از دست دادن انرژی طی دو ماه آینده باعث قطع ارتباطات می‌شود و این پایان مأموریت اینسایت خواهد بود. اگرچه برخی از ابزارهای توسعه یافته در مسیر ساخت آن به فعالیت ادامه خواهند داد و برنامه‌هایی هم برای ساخت دیگر فرودگرهای دارای لرزه‌نگار وجود دارد.
عکس کاور: محل برخورد شهاب‌سنگ به سیاره‌ی سرخ از نگاه مدارگرد شناسایی مریخ
Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
منبع: Ars Technica
