حل معمای آبشار خون پس از یک قرن / عکس

غزل زیاریدر سال 1911، یک زمین شناس استرالیایی به نام توماس گریفیث تیلور در حال کاوش در دره ای در قطب جنوب بود که به یک آبشار عجیب برخورد کرد. آبی که از زیر یخچالی به نام تیلور فوران می کرد در تماس با هوا به رنگ قرمز تیره در آمد و به همین دلیل نام این مکان را «آبشار خون» گذاشتند. در طول قرن گذشته چندین فرضیه برای توضیح این پدیده عجیب مطرح شده است. اکنون تیمی از دانشمندان فکر می‌کنند که بالاخره پاسخ این سوال را یافته‌اند: وجود نانوکره‌های ریز غنی از آهن، سیلیکون، کلسیم، آلومینیوم، سدیم و عناصر دیگر.

اما چرا حل این معما بیش از یک قرن طول کشید؟ طبق مقاله‌ای که اخیراً در مجله Frontiers in Astronomy and Space Sciences منتشر شده است، به نظر می‌رسد که چنین است. نانوکره ها مواد آمورف هستند. این بدان معنی است که آنها ساختار بلوری ندارند و بنابراین تابع روش های تحلیلی قبلی که برای جستجوی کانی ها استفاده می شد، نبوده اند. از نظر فنی، آنها مواد معدنی نیستند.

شاید فکر کنید انتخاب یک مجله نجوم و فضایی برای انتشار این مقاله عجیب به نظر می رسد، اما Blood Falls on Taylor Glacier وب سایتی برای اختر زیست شناسان و دانشمندان سیاره شناسی است که علاقه مند به یادگیری بیشتر در مورد چگونگی تکامل و رشد حیات در محیط های خشن در سراسر جهان هستند.

تجهیزات مریخ نورد در مسیر رسیدن به یخچال تیلور

کن لوی از دانشگاه جانز هاپکینز، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: «با ظهور مأموریت‌های مریخ‌نورد، تمایل زیادی برای تجزیه و تحلیل مواد جامد موجود در آبشار خون ایجاد شد. انگار اینجا یک سایت مریخی است. اگر مریخ نورد در قطب جنوب فرود بیاید چه اتفاقی می افتد؟ آیا او می تواند بفهمد چه چیزی باعث قرمز شدن خون می شود؟ این یک سوال جالب است و چندین محقق در حال بررسی آن هستند.

یکی دیگر از این محققین جیل میکوچی از دانشگاه تنسی است. میکروبیولوژیست که سالها در مورد یخچال تیلور و آبشار خاص آن تحقیق کرده است. او و تیمش نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از این سایت را با استفاده از تکنیک‌هایی که در مأموریت‌های مریخ ناسا برای اکتشاف سطح سیاره استفاده می‌شد، بررسی کردند. این تکنیک ها شامل طیف سنجی Mossbauer مورد استفاده توسط مریخ نوردهای Spirit و Opportunity، طیف سنجی مادون قرمز نزدیک (VNIR)، طیف سنج مادون قرمز دور میانی مورد استفاده در Mars Global Mapper و سفینه فضایی Mars Odyssey می باشد. پراش پرتو ایکس درجا (XRD) در مریخ نورد کنجکاوی و طیف سنج رامان در مریخ نورد استقامتی.

به خواندن ادامه دهید:

موجودات اطراف آبشار خون

در سال 2009، تیم Micucci 17 گونه مختلف از میکروب ها را در یک دریاچه زیر یخبندان شناسایی کردند که به نظر می رسید با دریافت انرژی از گوگرد و آهن می توانند در آب های تاریک و فاقد اکسیژن زنده بمانند. در سال 2014، این تیم با استفاده از ابزار ویژه‌ای به نام IceMole، از آب شوری که مستقیماً از آبشار خون جاری می‌شد نمونه‌برداری کردند.

تیم میکوچی تمام یخچال‌ها، غارها و رودخانه‌ها را نقشه‌برداری کردند و دریافتند که آب از یک مخزن زیر یخبندان شور و غنی از مواد معدنی می‌آید و در حین عبور از میان صخره‌ها با یخ برخورد می‌کند. آنها دریافتند که این آب نمک بسیار سرد (منهای هفت درجه سانتیگراد) و سرشار از آهن و 8 درصد کلرید سدیم است. آنها همچنین توانستند یک باکتری دوستدار آب شور را که در محیط های سرد و بی هوازی رشد می کند و دو نوع باکتری دیگر را از آب جدا کنند.

با این حال، این محققان هنوز نتوانستند دلیل رنگ قرمز این آبشار خونی را شناسایی کنند. کاشفان اولیه قطب در ابتدا تصور می کردند که وجود جلبک های قرمز باعث قرمز شدن این آبشار می شود. اما محققان بعدی به احتمال وجود اکسیدهای آهن اشاره کردند (آهن به شکلی در نمونه های اصلی آب آبشار خون وجود دارد). به نظر می رسد رنگ این مواد در تابستان تشدید می شود و روایات تاریخی نشان می دهد که رنگ این آبشار زرد و نارنجی بوده که به گوتیت یا مگنتیت نسبت داده می شود.

مطالعه ای که در سال 1965 انجام شد، آراگونیت، کوارتز و فلدسپات را در خروجی یخچال به همراه مقدار کمی مگنتیت و میکا شناسایی کرد، اما هیچ اثری از گوتیت در آن مطالعه وجود نداشت.

نتایج آخرین مشاهدات چیست؟

اما در آخرین مطالعه، تیم Micucci از نمونه‌های گرفته شده با یک اسکوپ استریل از مخروط یخی Blood Falls، یک بار در نوامبر 2006 و دو بار در اواسط تا اواخر نوامبر 2016 استفاده کردند. آنها این نمونه‌ها را با استفاده از روش‌های مختلف تجزیه و تحلیل کردند. در مقاله منتشر شده می خوانیم: «هر تکنیک بخشی از پازل را حل کرد.» جالب اینجاست که این بخش ممکن است چندین ماده معدنی پیشنهادی قبلی را حذف کند.

جدیدترین تجزیه و تحلیل‌ها وجود آراگونیت، کوارتز و فلدسپات و همچنین کانی‌های کلسیت و خاک رس را که قبلاً شناسایی شده بود، تأیید کرد. اما با ادعای قبلی مبنی بر اینکه رنگ قرمز این آبشار ناشی از اکسیدهای آهن است، تناقض داشت و تنها مقادیر بسیار کمی اکسید آهن یافت شد.. از سوی دیگر، تجزیه و تحلیل TEM وجود نانوکره های غنی از آهن را نشان داد.

لیوی در این رابطه گفت: «برای اینکه اتم ها یک ماده معدنی باشند، باید در یک ساختار مشخص و کریستالی چیده شوند.» این نانوکره ها کریستالی نیستند. بنابراین، روش‌هایی که قبلا برای شناسایی این مواد استفاده می‌شد، نتوانست آنها را شناسایی کند.»

آهن موجود در نانوکره ها اکسید می شود و باعث می شود آبی که در آبشار خون جریان دارد قرمز شود. نویسندگان این مقاله فرض می‌کنند که آهن ممکن است تنها چیز در این فرآیند نباشد و وجود برخی عناصر دیگر مانند کلر، منیزیم و سدیم ممکن است باعث رنگ زرد نارنجی در ناحیه خروجی شده باشد.

لوی ادامه داد: اقدامات ما نشان داده است که تحلیل انجام شده توسط مریخ نوردها برای تعیین ماهیت واقعی مواد محیطی در سطوح سیاره ناقص است. این امر به ویژه در سیارات سردتری مانند مریخ صادق است، جایی که مواد می توانند به جای کریستالی در مقیاس نانو باشند. بنابراین، روش‌های ما برای شناسایی این مواد کافی نیست و برای درک واقعی ماهیت سطوح سیارات سنگی نیاز به استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری است که در حال حاضر در مریخ امکان‌پذیر نیست.

منبع: Arstechnica

5858