لماذا جاء اختبار المثابرة الأول لحفر المريخ فارغًا

في الأسبوع الماضي ، أطلق المسبار المتجول التابع لناسا هدفًا جديدًا في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض: الحفر في المريخ لاستخراج سدادة من الصخور ، والتي ستُطلق في النهاية إلى الأرض ليقوم العلماء بدراستها. أشارت البيانات المرسلة إلى علماء ناسا في وقت مبكر من يوم 6 أغسطس إلى انتصار – فقد حفر الروبوت بالفعل في الكوكب الأحمر ، وأظهرت صورة حتى كومة من الغبار حول البئر.

كتبت لويز جاندورا ، كبيرة المهندسين لأخذ العينات والتخزين المؤقت في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، في مشاركة مدونة أمس واصفا المحاولة. بينما أشارت البيانات إلى أن المثابرة قد نقلت أنبوب عينة إلى بطنها للتخزين ، كان هذا الأنبوب فارغًا في الواقع. كتب جندورا: “لقد استغرق الأمر بضع دقائق حتى تصل هذه الحقيقة ، لكن الفريق سرعان ما انتقل إلى وضع التحقيق”. “ذلك هو ما نقوم به. إنه أساس العلم والهندسة “.

حتى الآن ، لدى الفريق بعض المؤشرات على الخطأ الذي حدث فيما تسميه كاتي ستاك مورجان ، نائبة عالم مشروع مهمة مارس 2020 ، “حالة النواة المفقودة”.

تقول: “لقد أثبتنا بنجاح عملية التخزين المؤقت للعينة ، ومع ذلك لدينا أنبوب لا يحتوي على نواة فيه”. “كيف يمكن أن نكون قد نفذنا كل هذه الخطوات بشكل مثالي وناجح ، ومع ذلك لا توجد صخرة – ولا شيء – في الأنبوب؟”

كانت إحدى النظريات ، بالطبع ، هي أن العربة الجوالة قد أسقطت ببساطة العينة الأساسية. لكن لم تكن هناك قطع مكسورة على السطح. أيضًا ، كما يقول ستاك مورغان ، كان الأنبوب “نظيفًا جدًا ، ولم يكن حتى متربًا ، مما يشير إلى أنه ربما لم يكن هناك شيء قد دخل الأنبوب على الإطلاق”.

يعتقد علماء ناسا الآن أن اللب قد تحطم بالفعل في عملية الحفر ، ثم تناثر حول البئر. يقول Stack Morgan: “هذا من شأنه أن يفسر لماذا لا نرى أي قطع في الحفرة ولماذا لا نرى أي قطع على الأرض لأنها أصبحت أساسًا جزءًا من القطع”. “لذلك بدأنا بالتفكير في سبب حدوث ذلك لأن هذا ليس سلوكًا رآه المهندسون في مجموعة الاختبار المكثفة للغاية من الصخور التي قاموا بحفرها قبل الإطلاق.”

المثابرة هي الحفر في Jezero Crater ، والتي كانت تحتضن بحيرة ، وبالتالي ربما كانت موطنًا الحياة الميكروبية القديمة. (لقد كانت تعتمد على مروحية المريخ ، براعةو لاستكشاف المواقع للحفر.) من خلال الحفر في الصخر بدلاً من مجرد أخذ عينات من الغبار على السطح ، ستوفر المركبة الجوالة أدلة حيوية حول التاريخ الجيولوجي للكوكب. تم حفر مركبة Curiosity ، التي هبطت على سطح المريخ في عام 2012 ، ولكن تم تصميمها لطحن الصخور بدلاً من استخراج النوى. هذه المرة ، يريد مهندسو وكالة ناسا عينات تسمح لهم بمراقبة الصخور كما تم وضعها حتى يتمكنوا من تحليلها بحثًا عن سمات الحياة – بعض الميكروبات ، على سبيل المثال ، تترك ورائها معادن مميزة.

للمثابرة ، تبدأ عملية الحفر فعليًا داخل العربة الجوالة في قسم يسمى تجميع التخزين المؤقت التكيفي. هنا ، تقوم ذراع آلية بإخراج أنبوب من التخزين وإدخاله في “دائري البتات” ، وهو حاوية تخزين لجميع أجزاء حفر المثابرة. ثم يدور الكاروسيل ، مقدمًا الأنبوب — الذي له نفس الشكل والحجم تقريبًا كأنبوب اختبار معمل– إلى الذراع التي يبلغ طولها 7 أقدام والتي ستقوم بالثقب بالفعل. قالت جيسيكا صامويلز ، مديرة مهمة السطح في Perseverance ، في مقابلة قبل محاولة الحفر الأولى: “نلتقط لقمة الحفر هذه ، والتي يوجد بها أنبوب بداخلها”. “والآن في ذلك الوقت ، نحن على استعداد للحصول على العينة بالفعل.”

للحصول على تلك الصخرة ، يدور المثقاب الموجود على الذراع الروبوتية الأكبر في الأرض (بالطريقة التي تستخدم بها آلة قلب التفاح) ويطرق فيها. طوال الوقت ، تستشعر العربة الجوالة تقدمها وهي تتدرب. تغذي هذه البيانات خوارزمية تقوم تلقائيًا بضبط الحفر ، على سبيل المثال إضافة طرق أكثر أو أقل. بمجرد أن يشعر الروبوت بالملل بدرجة كافية ، عليه أن يكسر عينة الصخور ، لذلك سوف يقوم في الواقع بتحويل المثقاب. قال صامويلز: “يتسبب ذلك في تحول الأنبوب الموجود داخل لقمة الحفر إلى الجانب فعليًا لإحداث حركة كسر اللب”.

من الناحية المثالية ، سيخرج الروبوت بقطعة من المريخ بحجم الطباشير. المثابرة في الواقع ستكرر هذه العملية عدة مرات ، مع أخذ عينات متعددة من فوهة البركان. فكر في الأمر مثل سحب عينة دم: يقوم الفاصد بتبديل الأنابيب داخل وخارج أثناء ملئها ، فقط المثابرة هي التي تقوم بتبديل الحاويات لأنها تملأ بالحجر.

بمجرد امتلاء الأنبوب ، يقوم ذراع الحفر بإرسائه مرة أخرى في دائري البت داخل مجموعة التخزين المؤقت التكيفية. الآن يلتقط الذراع الأصغر العينة وينقلها إلى محطات مختلفة. هناك مسبار ، على سبيل المثال ، يقيس حجم العينة وكاميرا تلتقط صورًا للأنبوب. ثم يتم توصيله إلى موزع يقوم بإغلاق الأنبوب ، ثم محطة أخرى تضغط على الختم لتنشيطه. تلتقط الكاميرا بعض الصور الإضافية للعينة ، فقط للتأكد من أن كل شيء يبدو جيدًا ، وفي النهاية يتم إرسالها مرة أخرى إلى التخزين المؤقت في بطن الروبوت.

من المتوقع أن يجمع الروبوت حوالي ثلاثين عينة أثناء دورانه حول المريخ. قال صامويلز: “نتجول بهذه الأنابيب حتى نكون مستعدين لوضعها في مخبأ جماعي”. ستنتظر الأنابيب في ذاكرة التخزين المؤقت هذه حتى تلتقطها مهمة عودة عينة المريخ في المستقبل وتنقلها إلى الأرض. وتابعت قائلة: “يبحث الفريق العلمي عن جميع الأنواع المختلفة من الصخور – الرسوبية والبركانية – لتكون قادرة على العودة لأنهم سيخبروننا بأشياء مختلفة عن المريخ”. بمجرد عودة مهمة الاسترجاع ، سيتمكن العلماء من العديد من المؤسسات المختلفة من دراسة ملف جيولوجيا الكوكب الأحمر.

يقوم الروبوت بهذا بشكل مستقل. مثل المركبات الجوالة الأشقاء ، لا يمكن للمثابرة الاعتماد على إنسان على الأرض لقيادتها باستمرار حول المريخ – إنها تتطلب ذلك تصل إلى 20 دقيقة لإشارات الراديو للتنقل بين الكواكب. لذا فإن المثابرة إلى حد كبير اضبطها واتركها نوع من آلة العلم. قال صامويلز: “إنه بدون تدخل منك تمامًا ، منذ البداية حيث يتم إخراج أنبوب العينة من التخزين ، وطوال عملية الحصول على العينة ، وصولاً إلى النقطة التي يعود فيها إلى التخزين”. “كل هذا مستقل.”

وبينما لم تسر محاولة الحفر الأولى تمامًا كما هو مخطط لها ، فإن ما بدا في البداية أنه مشكلة قد يوفر في الواقع أدلة حيوية حول جيولوجيا المريخ. عند الدخول في المناورة ، اعتقد ستاك مورغان وغيره من علماء ناسا أن الصخور كانت إما رسوبية أو بازلتية (صهارة متبلورة). بالنظر إلى كيفية تصرف الصخور عند الحفر ، فإنها تميل الآن نحو البازلت ، الذي يتبلور في العمق ليشكل حبيبات خشنة. يقول Stack Morgan: “عندما بدأنا في لب هذه الصخرة ، تحطمت أساسًا على طول هذا النوع من حدود الحبوب المتحللة”.

هذا مثير لأن المثابرة تحفر في قاع بحيرة سابق. إذا كان بإمكانه الحفر في الصخور الرسوبية – طبقات الوحل التي ترسيها البحيرة – فمن المحتمل أن توفر بصمات الحياة الميكروبية. لكن الصخور النارية مثل البازلت توفر جدولًا زمنيًا: يمكن للعلماء تحديد تاريخ تحول الصهارة إلى صخور صلبة.

بعبارة أخرى ، قد تكون المثابرة قد عثرت على شيء مبهج. يقول Stack Morgan: “بصراحة ، كان السيناريو الأفضل هو أننا نجحنا في حفر هذه الصخرة”. “لكن السيناريو الأفضل التالي هو أننا قد اكتشفنا سلسلة من الصخور حيث تتاح لنا الفرصة لاستكشاف قابلية السكن في هذه المنطقة مع توفير قيود العمر التي تخبرنا بالضبط متى كانت Jezero Crater صالحة للسكن.”

لم تصدر وكالة ناسا حتى الآن موعدًا للتحرك التالي للمثابرة ، لكن كبيرة المهندسين لويز جاندورا كتبت في مدونتها أن العربة الجوالة ستترك حفرة البئر الأولى خلفها وستواصل إلى موقع أخذ العينات التالي ، والذي حددته طائرة هليكوبتر الإبداع على الأرجح. الصخور الرسوبية “التي نتوقعها ستتماشى بشكل أفضل مع تجربة الاختبار المعتمدة على الأرض.”

وتابعت: “تم تنفيذ الأجهزة كما أمرت ، لكن الصخرة لم تتعاون هذه المرة”. “إنه يذكرني مرة أخرى بطبيعة الاستكشاف. لا يتم ضمان نتيجة محددة أبدًا ، بغض النظر عن مدى استعدادك “.

ظهرت هذه القصة في الأصل wired.com.