يعد تحديد تاريخ المريخ، وكيف تشكل وتطور بمرور الوقت، هدفا لكل من الرحلات الفضائية والمركبات الجوالة إلى الكوكب الأحمر على مدى عقود.
وبتحليل البيانات من العديد من بعثات المريخ هذه، حدد فريق من العلماء، بقيادة ستيف راف من كلية استكشاف الأرض والفضاء بجامعة ولاية أريزونا، أن الصخور الأساسية الغامضة الغنية بالزبرجد الزيتوني في فوهة جوسيف وداخل فوهة جيزيرو وحولها قد تكون نوعا من الصخور يُطلق عليه اسم "ignimbrite"، وهو ناري ورسوبي على حد سواء ويتشكل نتيجة للانفجارات الكارثية المتفجرة من كالديرا البركانية الهائلة.
وإذا كان الفريق على صواب، فقد يؤدي ذلك إلى فهم أفضل للصخور الأساسية الغنية بالزبرجد الزيتوني في أماكن أخرى على المريخ وقد يشير أيضا إلى نمط من البراكين أكثر شيوعا في تاريخ المريخ المبكر. تم نشر نتائج دراستهم مؤخرا في إيكاروس.
وقال راف: "هناك الكثير من الأفكار حول أصل الصخور الأساسية الغنية بالزبرجد الزيتوني والتي تغطي أجزاء كبيرة من منطقة تسمى نيلي فوساي، والتي تضم فوهة جيزيرو. إنه نقاش مستمر منذ ما يقارب 20 عاما".
وتعرض الصخور الأساسية الغنية بالزبرجد الزيتوني والكربونات أيضا إلى فوهة جوسيف، التي تم استكشافها قبل 16 عاما بواسطة مركبة "سبيريت" التابعة لوكالة ناسا، ومنطقة نيلي فوساي حيث تستكشف مركبة المريخ "برسفيرنس" حاليا في فوهة جيزيرو.
ويحتوي كلا الموقعين على أعلى وفرة من الزبرجد الزيتوني حتى الآن تم تحديده على سطح المريخ.
ولم يتم التحقيق من قبل في أوجه التشابه في تكوين وتشكل الصخور الغنية بالزبرجد الزيتوني المنفصلة على نطاق واسع. والآن يبدو أنها تشكلت بطريقة مماثلة.
والزبرجد الزيتوني هو معدن سيليكات شائع يأتي من الصهارة المتولدة في عباءة المريخ (تحدث هذه العملية نفسها على الأرض أيضا). لذا فإن نوعا من العمليات البركانية هو تفسير معقول لأصل الصخور الغنية بالزبرجد الزيتوني على المريخ. ولكن وقع اقتراح سيناريوهات تتراوح من تدفقات الحمم البركانية إلى تأثير عملاق يجرف الزبرجد الزيتوني من الوشاح.
ويهدف راف والفريق إلى اختبار فرضية رائدة تتضمن الرماد المترسب برفق من أعمدة بركانية. لكن ملاحظاتهم كشفت عن تاريخ أكثر عنفا.
وعلى وجه الخصوص، فحص راف فسيفساء الصور المأخوذة من جهاز التصوير المجهري لمركبة المريخ "سبيريت" ولاحظ وجود صخور ذات ملمس غير عادي.
وبحث راف في مكتبة على الإنترنت تحتوي على صور لصخور على الأرض وصادف بعض الصخور البركانية ذات القوام الذي يشبه بشكل ملحوظ تلك الموجودة في الفسيفساء من المريخ.
وقال: "كانت تلك لحظة رائعة. كنت أرى نفس النوع من القوام في صخور فوهة جوسيف مثل تلك الموجودة في نوع محدد جدا من الصخور البركانية الموجودة هنا على الأرض".
وكانت الصور لنوع من الصخور يسمى "ignimbrite"، والتي هي أساسا نارية ورسوبية في آنٍ واحد. وتتكون Ignimbrites نتيجة لتدفقات رماد الحمم البركانية والخفاف والكتل من أكبر الانفجارات البركانية المعروفة على الأرض.
وشرح راف: "تخيل سحابة من الغازات الساخنة التي تعانق الأرض والرماد والخفاف المنصهر تقريبا تتدفق عبر المناظر الطبيعية لعشرات الأميال وتتراكم في طبقات يصل سمكها إلى مئات الأقدام في غضون أيام قليلة".
وبعد تمركزها، تهدأ رواسب ignimbrite ببطء على مدار أشهر أو سنوات. ويؤدي هذا إلى شبكات معقدة من الكسور تُعرف باسم مفاصل التبريد، والتي تتشكل على شكل أكوام سميكة من الرماد والخفاف.
وتعرّف راف على أنماط كسر مماثلة بشكل ملحوظ في رواسب الصخور الأساسية الغنية بالزبرجد الزيتوني على سطح المريخ، ما أضاف إلى الدليل على أصل ignimbrite.
وعلى الأرض، عثر على ignimbrites في أماكن مثل متنزه يلوستون الوطني في غرب الولايات المتحدة.
وقال راف: "لم يسبق لأحد أن اقترح استخدام مواد ignimbrite كتفسير لصخور الأساس الغنية بالزبرجد الزيتوني على المريخ. ومن المحتمل أن يكون هذا هو نوع الصخور التي كانت عربة برسفيرنس تتجول عليها وأخذت عينات منها خلال العام الماضي".
ويحتوي المريخ على أكبر بركان في النظام الشمسي وتدفقات الحمم البركانية التي تغطي مساحات شاسعة من الكوكب، لذا فإن الصخور البركانية من المسلم بها. ولكن تم اقتراح عدد قليل فقط من الأماكن لاحتواء ignimbrites.
ومن خلال النتائج الجديدة التي توصل إليها الفريق، من المرجح أن مثل هذه الترسبات حدثت في كل من فوهات جيزيرو وجوسيف. والمواقع الأخرى التي تحتوي على حجر الأساس الغني بالزبرجد الزيتوني هي أيضا رواسب ignimbrite مرشحة، ويبدو أن جميعها قد تشكلت في وقت مبكر من تاريخ المريخ، خلال المليار سنة الأولى أو نحو ذلك.
وأشار الفريق: "التركيب الغني بالزبرجد الزيتوني غير معتاد بالنسبة لمعظم ignimbrite على الأرض، ولكن هناك دليل على هذا التكوين في أقدمها. الآن مع وجود دليل قوي على وجود شوائب قديمة غنية بالزبرجد الزيتوني على المريخ، ربما يشير هذا إلى نمط من البراكين، كارثي الانفجارات المتفجرة للصهارة الغنية بالزبرجد الزيتوني، والتي تحدث في التطور الجيولوجي المبكر لكوكب. والجواب في حالة المريخ قد يأتي من عينات الصخور التي تم جمعها من قبل برسفيرنس وإعادتها إلى الأرض من خلال بعثات مستقبلية".
