وجودجریان های آب مایع در مریخ

اکتشافات جدید دانشمندان نشان می‌دهد که جریان های آب مایع در مریخ و همچنین یخ‌های سطحی، هردو نقش مهمی در تاریخ این سیاره داشته‌اند!

به لطف اکتشافاتی که توسط کاوشگرهای رباتیک، سطح‌نشین‌ها و مریخ‌نوردها به دست آمده، دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که میلیاردها سال قبل، سطح سیاره مریخ سرشار از منابع آبی بوده است.

علاوه بر این، سوالات دیگری برای دانشمندان همچنان بی‌پاسخ باقی مانده است که از مهم‌ترین آنان می‌توان به وجود یا عدم وجود دائمی جریان های آب مایع در مریخ اشاره کرد. به بیان دیگر، آیا مریخ یک سیاره گرم و مرطوب بوده و یا اینکه در اکثر مواقع، آب‌وهوایی سرد و خشک بر آن حاکم بوده است؟

این‌ها از جمله سوالاتی هستند که به علت ناشناخته بودن ماهیت سطح و فضای مریخ، نمی‌توان پاسخ‌هایی قطعی را برای آن ارائه کرد. اما اخیرا مطالعه‌ای جدید از دانشگاه براون (Brown University)، سعی دارد به این دست از سوالات، پاسخی روشن بدهد.

دوره‌های ابتدایی تاریخ سیاره مریخ ، مقادیر بسیاری از یخ‌های سطحی را در خود داشت که ذوب شدن آنان، حجم عظیمی از منابع آبی را در سطح این سیاره جاری می‌کرد.

این مقاله جدید که به تازگی در نشریه ایکاروس (Icarus) هم به چاپ رسیده، وجود جریان های آب مایع در مریخ به صورت همزمان یا یخ‌های سطحی را در دوران باستانی این سیاره مورد امکان‌سنجی قرار داده است. مقاله مذکور توسط دکتر اشلی پالمبو (Ashley Palumbo) به عنوان یکی از اعضای «دپارتمان زمین، علوم محیطی و علوم سیاره‌ای» (Department of Earth, Environmental and Planetary Science) در دانشگاه براون، با همکاری استاد راهنمای او یعنی جیم هد (Jim Head) و پروفسور رابین وردزورث (Robin Wordsworth) از دانشگاه هاروارد منتشر شده است.

پروفسور پالمبو و همکارانش در این مطالعه سعی کرده‌اند که ارتباط بین جغرافیای مریخ (به عنوان سیاره‌ای گرم و مرطوب) و مدل‌های اتمسفر این سیاره (به عنوان محیطی سرد و یخی) را مورد بررسی قرار دهند.

همانطور که آن‌ها نشان دادند، سطح باستانی سیاره سرخ سرشار از یخچال‌های طبیعی بوده است. در روزهای تابستانی این سیاره، منابع یخی شروع به ذوب شدن کرده و موجب به راه افتادن جریان های آب مایع در مریخ می‌شدند.

بعد از چندین سال مطالعه و بررسی، دانشمندان دریافتند که همین مقادیر اندک از آب‌های جاری در مریخ، برای شکل دادن به ویژگی‌های رسوبی سنگ‌های مریخی کافی بوده است. مهم‌تر از همه آن‌ها، جریان های آب مایع در مریخ توانسته‌اند شبکه‌ای از دره‌ها را در جنوب سیاره سرخ شکل دهند.

پالمبو تشریح کرد که این مطالعه، با الهام‌گیری از تغییرات مشابه با آن در زمین انجام گرفته است. وی در این باره اظهار کرد:

مشابه همین ویژگی‌ها را در دره‌های خشک قطب جنوب هم می‌توان دید. در طول فصول گرم سال، مقادیری از این یخ‌ها ذوب شده و سپس موجب جاری شدن آب‌های مایع در این نواحی می‌شود. هرچند که میانگین سالانه افزایش دما در این منطقه، بسیار کمتر از سرمای آن است. ما سعی داشتیم که امکان‌پذیری این شرایط در مورد مریخ را مورد بررسی قرار دهیم.

پالمبو و اعضای تیم او برای تعیین ارتباط بین مدل‌های جوی و شواهد جغرافیایی مریخ، از مدل آب‌وهوایی مدرن برای سیاره سرخ استفاده کردند.

این مدل، شرایط حاکم بر مریخ در ۴ میلیارد سال قبل را شبیه‌سازی کرده است. بخش اعظم اتمسفر این سیاره را کربن دی‌اکسید تشکیل می‌داد و انرژی خورشید بسیار کمتر از مقداری امروزی آن بود. از این مدل، آن‌ها دریافتند که در روزهای اولیه، سیاره مریخ محیطی سرد و یخی را تجربه می‌کرده است.

با این حال، آن‌ها چند متغیر احتمالی دیگر را نیز برای گذشته‌ی ۴ میلیارد ساله سیاره مریخ در نظر گرفتند. این متغیرها شامل وجود یک اتمسفر غلیظ‌تر در مریخ است که افزایش اثر گلخانه‌ای را در پی دارد.

از آنجا که امکان محاسبه دقیق غلظت اتمسفر مریخ در زمانی بین ۴.۲ الی ۳.۷ میلیارد سال قبل، امری دشوار است، پروفسور پالمبو و همکارانش مدل‌های مختلفی را با تراکم جوی مختلف در نظر گرفتند.

لازم به ذکر است که دانشمندان، تغییرات مربوط به مدار مریخ در ۴ میلیارد سال قبل را نیز در این مدل لحاظ کردند. در این مورد، آن‌ها طیف وسیعی از سناریوهای قابل قبول را مورد آزمایش قرار دادند که وضعیت سیاره مریخ در شیب‌های مختلف را مورد بررسی قرار می‌داد. تغییرات مربوط به مدار سیاره سرخ، تاثیر مستقیمی بر میزان دریافت نور خورشید توسط هریک از نیم‌کره‌های این سیاره دارد.

در نهایت، این مدل سناریوهایی را تولید کرد که در آن مقادیر یخی بسیاری در ارتفاعات جنوبی این سیاره قرار داشت. در این سناریو، تغییرات آب‌وهوایی فصلی در این منطقه، شرایط دما را در فصول مختلف سال‌های مریخی تغییر می‌داد.

تنها مسئله باقی مانده در مورد این مدل، تعیین حجم آب مورد نیاز برای تولید دره‌های مریخی است که امروزه آن را شاهد هستیم.

خوشبختانه در سال ۲۰۱۵، پروفسور جیم هد (Jim Head) و الیوت روسنبرگ (Eliot Rosenberg) که هردوی آن‌ها در این تاریخ دانشجوی کارشناسی بودند، مطالعه‌ای را ترتیب دادند که حداقل مقدار آب مورد نیاز برای تولید بزرگ‌ترین دره‌ها را برآورد می‌کرد.

پالمبو و همکارانش با استفاده از این برآوردها و کمک گرفتن مطالعات دیگر، میزان احتمالی جریان های آب مایع در مریخ و مدت‌ زمان لازم برای تشکیل این دره‌ها را به صورت تقریبی محاسبه کردند.

اگر شیب محوری سیاره مریخ برابر با ۲۵ درجه بوده باشد، در مقایسه با مقدار امروزی ۲۵.۱۸ درجه‌ای آن و همچنین فشار اتمسفر ۶۰۰ میلی‌بار (۱۰۰ برابر مقدار فعلی)، در این صورت بین ۳۳ هزار تا ۱ میلیون سال زمان لازم بود که جریان های آبی مورد نیاز برای ایجاد دره‌های مریخی تولید شوند.

اما با در نظر گرفتن یک مدار دایره‌ای شکل، شیب محوری ۲۵ درجه و فشار اتمسفر ۱۰۰۰ میلی‌بار، این مدت زمان به ۲۱ هزار الی ۵۵۰ هزار سال کاهش می‌یافت.

مقدار گریز از مرکز و شیب محوری مورد نیاز برای این سناریوها، با شرایط مریخ در حدود ۴ میلیارد سال قبل مطابقت دارد. پروفسور جیم هد معتقد است که این مطالعه می‌تواند عدم تطابق بین وضعیت اتمسفر مریخ و شرایط جغرافیایی این سیاره را نیز به خوبی توضیح دهد. وی در این باره می‌گوید:

این مطالعه، یک فرضیه معتبر را برای نحوه تولید آب مایع در روزهای ابتدایی مریخ مطرح می‌کند. مشابه چنین فرآیندی در زمین نیز در طی تغییرات فصلی روی می‌دهد. در حال حاضر، ما در حال بررسی نامزدهای احتمالی دیگر برای افزایش احتمالی دما هستیم که از جمله آنان می‌توان به آتشفشان‌ها و برخورد شهاب‌سنگ‌ها اشاره کرد که ذوب شدن یخ‌های سطحی را در پی داشته‌اند.

مطالعات جدید نشان می‌دهد که در طول این دوره‌های مختلف، شرایط حاکم بر مریخ تغییرات بسیاری را تجربه کرده و هیچ بعید نیست که در آینده نیز سرنوشتی مشابه در انتظار زمین باشد.

با این حال، بحث و اختلاف نظر پیرامون این مسئله همچنان به قوت خود باقی است. موضوع چگونگی گرم شدن اتمسفر مریخ، آن هم در دوره‌ای که انرژی گرمایشی کمتری را از خورشید دریافت می‌کرد، مسئله‌ای است که دانشمندان تاکنون فرضیات متعددی را برای آن مطرح ساخته‌اند. وجود جریان های آب مایع در مریخ و در دوران باستانی این سیاره، موضوعی غیرقابل انکار است؛ اما بحث در مورد چگونگی این مسئله همچنان در هاله‌ای از ابهام قرار دارد.

در سال‌های اخیر، محققان پیشنهادهای مختلفی را برای حل این مسئله ارائه کرده‌اند. از جمله آن‌ها می‌توان به ابرهای مرطوب و یا انفجارهای دوره‌ای متان از زیر سطح این سیاره اشاره کرد.