تاریخچه آب در مریخ


سطح مریخ امروز بیابانی بایر و خشک است. اما ۳ میلیارد سال پیش، احتمالاً پهنه‌های گسترده‌ای از آب بیشتر این سطح، ازجمله بیشتر نیم‌کره‌ی شمالی، را پوشانده بودند . در این مقاله گذری داریم بر تاریخ اکتشاف آب بر روی مریخ .

مریخ مرطوب

ناسا تابه‌حال چندبار در سطح مریخ آب کشف کرده است؟  ما تردیدها را برطرف می‌کنیم!

آب روی مریخ؟ دوباره؟ آیا پیش از این بر این سیاره آب کشف نکرده بودیم؟ طی دو دهه‌ی پیش ناسا آن‌قدر «روی مریخ آب کشف کرد» که بعضی سردبیران در برخی از نشریات جهان نویسندگان‌شان را از پوشش خبری این موضوع منع کردند! امروز حتی تماشای آب روی مریخ برای هرکسی آسان است: حتی با تلسکوپی کوچک هم می‌توانید آب را بر سطح سیاره‌ی سرخ ببینید. کلاهک‌های سفید قطبی این سیاره عمدتاً از یخ آب تشکیل شده‌اند، و همچنین ابرهای رقیق سفید-آبی.

نویسنده : امیلی لاکداوالا

ترجمه : شادی حامدی آزاد

درواقع، آب همه‌جا در منظومه‌ی شمسی پیدا می‌شود. قمرهای سیاره‌های خارجی، و نیز دنباله‌دارها و اجرام فرانپتونی عمدتاً از یخ آب درست شده‌اند. در ترکیب مواد معدنی روی سیارک‌ها و سیاره‌های خاکی هم آب مخلوط است. حتی بر سطح ماه و عطارد می‌توان یخ آب پیدا کرد. اگر وجود آب این‌قدر عادی است، پس چرا از کشف آب روی مریخ این‌قدر شگفت‌زده می‌شویم؟

علت این است که اغلب ما علاقه‌ای به یخ آب، آب مخلوط با مواد معدنی، و آبی که تحت فشار بسیار زیاد زیر پوسته‌های ضخیم یخی مدفون شده نداریم. ما آبِ مایع جاری، چرخان، موّاج، فرساینده، و حلّالی را می‌خواهیم که واکنش‌های شیمیایی را تسهیل می‌کند. فراتر از زمین، مریخ تنها جایی است که آب روی آن تقریباً همه‌ی هزاران «عشوه‌گری»‌اش بر زمین را انجام داده: باریده است، به‌صورت باران و برف؛ جاری شده؛ تپه‌ها را فرساییده؛ گودال‌ها را پُر کرده؛ تسهیل‌گرِ واکنش‌های شیمیایی بوده؛ و رسوبات را به سنگ‌ها چسبانده است. این سنگ‌های رسوبی شواهد و مدارکی را از فعالیت‌های آب در میلیاردها سال پیش در خود نگاه داشته‌اند.

اما مریخ زمین نیست و پرسش‌هایی حیاتی هنوز بی‌پاسخ باقی مانده‌اند. آیا آب مایع درون دریاها و اقیانوس‌های مریخ میلیون‌ها سال یا بیشتر دوام آورده بود؟ و آیا حضور این آب فرصتی برای حیات بود تا شکل بگیرد و، به مدتی هرچند کوتاه، رشد و نمو کند؟ اگر آب مایع بر مریخ وجود داشته ولی ما هیچ مدرکی از وجود حیات آن‌جا نیافته‌ایم، معنایش چیست؟ همین پرسش‌ها انگیزه‌ی اصلی کاوش‌گران امروزی مریخ است.

این نقشه ، از طیف‌نگار نوترونی مدار گرد اُدیسه‌ی مریخ ، مکان یخ آب را نزدیک سطح مریخ نشان می‌دهد

همه‌جا آب هست، اما دریغ از یک قطره برای نوشیدن !

سطح مریخ امروز سرد است و از خشکی به درجه‌ای رسیده که آن را فرابایر (hyper-arid) می‌نامیم! فشار جوّی این سیاره چنان کم است (کمتر از یک درصد فشار هوای سطح دریا روی زمین) که اگر مخزن روبازی آب را بر سطح مریخ و در معرض «هوا» بگذارید سریع‌تر از آن‌که بخواهد از سرما یخ بزند، تبخیر می‌شود. اما تقریباً همه‌جا بر سطح مریخ، نه‌فقط در کلاهک‌های قطبی، می‌توان آب پیدا کرد.

بیشتر ذخیره‌ی آب باقی‌مانده بر سیاره‌ی مریخ زیر سطحش، در سفره‌ای سراسری از یخ، پنهان است. در بسیاری از بخش‌های مریخ، این یخ در ژرفای زیر سطح قرار دارد اما در دشت‌های پست و گسترده‌ی شمالی فقط چند سانتی‌متر زیر سطح آرمیده است. یافت‌شدن پهنه‌هایی با نقش‌های چندضلعی بر سطح مریخ نشان‌دهنده‌ی وجود همین سفره‌ی یخی است. شواهد بیشتر از یخِ نزدیک‌به‌سطح در سال ۱۳۸۰/۲۰۰۱ از مدارگرد اُدیسه‌ی مریخ به دست آمد که در یکی دو متری زیر خاک سیاره‌ی سرخ مقادیر فراوانی هیدروژن مدفون یافت.

همین کشف بود که ناسا را به فرستادن مریخ‌نشین فونیکس در سال ۱۳۸۶/۲۰۰۷ تشویق کرد. وقتی بازوی ربوتیک فونیکس در پنجمین روز پس از فرود از ردّپای خودش عکسی فرستاد، دانشمندان دریافتند که موشک‌های ترمزیِ مریخ‌نشین، با کنارزدن رویه‌ی خاکی، لایه‌ی هموار و بکری از یخ را نمایان کرده‌‌اند. با اینکه گروه دانشمندان انتظار کشف یخ را داشتند، نمای شگفت‌آور این یخ خالص و دست‌نخورده آن‌ها را به‌شدت به وجد آورد.

افزون بر این، مدارگرد شناسایی مریخ MRO 18 گودال برخوردی تازه را کشف کرد که مرکزشان از حضور یخ تازه و خالص به رنگ آبی-سفید درآمده است. وقتی پژوهشگران این رصدها را ماه‌ها یا سال‌ها بعد تکرار کردند، این یخ یا تبخیر شده یا زیر غبارِ نشسته بر سطح مدفون شده بود.

یخ چنان زیر دشت‌های شمالی همه‌جا حاضر بود که، اگر دانشمندان زودتر از وجودش آگاه بودند، چه‌بسا مریخ‌نشین وایکینگ ۲ ناسا – که در عرض جغرافیایی ۴۸ درجه‌ی شمالی فرود آمد – نیز می‌توانست به بررسی‌اش بپردازد. اگر به وایکینگ ۲ فرمان می‌دادند که خندقش را فقط با عمق ۱۰ سانتی‌متر بیشتر حفر کند، شاید به یخ می‌رسید. بعد از سفری به درازای صدها میلیون کیلومتر، انگار فقط ۱۰ سانتی‌متر زود توقف کردیم و به این ترتیب کشف یخ زیرزمینیِ مریخی را ربع قرن به تأخیر انداختیم.

همین کشف بود که ناسا را به فرستادن مریخ‌نشین فونیکس در سال ۱۳۸۶/۲۰۰۷ تشویق کرد. وقتی بازوی ربوتیک فونیکس در پنجمین روز پس از فرود از ردّپای خودش عکسی فرستاد، دانشمندان دریافتند که موشک‌های ترمزیِ مریخ‌نشین، با کنارزدن رویه‌ی خاکی، لایه‌ی هموار و بکری از یخ را نمایان کرده‌‌اند. با اینکه گروه دانشمندان انتظار کشف یخ را داشتند، نمای شگفت‌آور این یخ خالص و دست‌نخورده آن‌ها را به‌شدت به وجد آورد.

افزون بر این، مدارگرد شناسایی مریخ MRO 18 گودال برخوردی تازه را کشف کرد که مرکزشان از حضور یخ تازه و خالص به رنگ آبی-سفید درآمده است. وقتی پژوهشگران این رصدها را ماه‌ها یا سال‌ها بعد تکرار کردند، این یخ یا تبخیر شده یا زیر غبارِ نشسته بر سطح مدفون شده بود.

یخ چنان زیر دشت‌های شمالی همه‌جا حاضر بود که، اگر دانشمندان زودتر از وجودش آگاه بودند، چه‌بسا مریخ‌نشین وایکینگ ۲ ناسا – که در عرض جغرافیایی ۴۸ درجه‌ی شمالی فرود آمد – نیز می‌توانست به بررسی‌اش بپردازد. اگر به وایکینگ ۲ فرمان می‌دادند که خندقش را فقط با عمق ۱۰ سانتی‌متر بیشتر حفر کند، شاید به یخ می‌رسید. بعد از سفری به درازای صدها میلیون کیلومتر، انگار فقط ۱۰ سانتی‌متر زود توقف کردیم و به این ترتیب کشف یخ زیرزمینیِ مریخی را ربع قرن به تأخیر انداختیم.
درست مانند روی زمین، در عرض‌های جغرافیایی بالاتر روی مریخ هم پهنه‌هایی با نقش‌های چندضلعی یافت می‌شوند. یخ طی فرایندهای پیچیده‌ای – که شامل نحوه‌ی منجمدشدن آب، ذوب‌شدن یخ، و اعمال تنش بر نواحی اطراف‌شان می‌شود – این چندضلعی‌ها را می‌سازد. این عکس را دوربین تفکیک‌بالا (های‌رایز؛ HiRISE) سوار بر مدارگرد شناسایی مریخ گرفته است.

درست مانند روی زمین، در عرض‌های جغرافیایی بالاتر روی مریخ هم پهنه‌هایی با نقش‌های چندضلعی یافت می‌شوند. یخ طی فرایندهای پیچیده‌ای – که شامل نحوه‌ی منجمدشدن آب، ذوب‌شدن یخ، و اعمال تنش بر نواحی اطراف‌شان می‌شود – این چندضلعی‌ها را می‌سازد. این عکس را دوربین تفکیک‌بالا (های‌رایز؛ HiRISE) سوار بر مدارگرد شناسایی مریخ گرفته است.

روی مریخ، عوارض سطحی دیگری هم هستند که نشان از وجود یخ نزدیک‌به‌سطح دارند. عوارض یخچالی مانند یخ‌رُفت‌ها (moraines) و پینگوها (pingos) مناظر نیم‌کره‌های شمالی و جنوبی مریخ را پُر کرده‌اند. (یخ‌رُفت هرگونه تراکم و انباشتگی سنگ و خاک نایکپارچه به‌سبب فعالیت‌های یخچالی است. و پینگوها روی سیاره‌ی ما تپه‌های یخی مرتفع‌اند که روی آن‌ها را زمین پوشانده است و در مناطق قطبی یافت می‌شوند و ارتفاع‌شان به ۷۰ و قطرشان به ۶۰۰ متر می‌رسد.) دشوار است که بگوییم آیا این عوارض بر سطح مریخ امروز فعال‌اند یا نه، اما کمبود نسبی گودال‌های برخوردی در این ساختارها نشان می‌دهد که یخ در گذشته‌ی نزدیک – در مقیاس زمین‌شناختی – جابه‌جا شده است.

اما یافتن شواهدی از وجود آب مایع دشوارتر است. سال‌به‌سال، عوارض راه‌آب‌مانند کوچکی را می‌بینیم که بر دیواره‌های پُرشیب ژرف‌دره‌های روبه‌استوا و گودال‌های برخوردی شکل می‌گیرند. آیا این شیارها را آب جاری به سوی پایین حفر کرده است؟ همه‌ی دانشمندان به این امر متقاعد نشده‌اند. برخی بر این باورند که این شیارها در جاهایی وجود دارند که خاک پُرنمک نقطه‌ی انجماد آب را پایین می‌آورد و شورآبی را شکل می‌دهد که در دماهای پایین‌تری ذوب می‌شود. جدیدترین پژوهش‌ها نشان می‌دهند که احتیاجی به شورآب نیست؛ این شیارها فقط و فقط زمانی شکل می‌گیرند که دمای بالاترین لایه‌ی خاک برابر یا بالاتر از دمای انجماد آب خالص باشد. اما حتی اگر این شیارها نشان‌دهنده‌ی ذخایر امروزی آب مایع بر مریخ باشند، این «ذخایر» قطره‌هایی بی‌دوام، ناچیز، و احتمالاً شورند که به‌سختی می‌توان وجودشان را بهشتی برای حیات دانست !

گذشته‌ای مرطوب‌تر

مریخ باستانی بسیار با مریخ امروزی متفاوت بوده و امروز آثار گذشته‌ی آن همه‌جا حاضر است. مریخ نیز، مانند ماه و عطارد، دارای دشت‌های باستانی پُرگودالی است که اغلب درنیم‌کره‌ی جنوبی سیاره – که چهره‌اش را تعداد بسیاری گودال برخوردی زخمی کرده‌اند – به چشم می‌خورند. این گودال‌ها شاهد دورانی در منظومه‌ی شمسی بوده‌اند که کلّ این مجموعه هدف بمباران شدید و گسترده‌ی سیارک‌ها و دنباله‌دارهای خودسر قرار گرفته بود.

اما اگر کمی دقیق‌تر به سطح ماه و عطارد و مریخ نگاه کنیم، شواهدی را از تاریخچه‌های کاملاً متفاوتی بر آن‌ها می‌بینیم. دشت‌های مرتفع پُرگودال ماه از زمان شکل‌گیری تابه‌امروزخیلی کم تغییر کرده‌اند. سرزمین‌های پُرگودال عطارد را سیلاب‌های بی‌شمارِ فوران‌های آتشفشانی پوشانده و بعد به‌سبب انقباض سیاره آن‌ها هم چین خورده‌اند. در عوض، دشت‌های مرتفع جنوبی مریخ را دره‌های شاخه‌شاخه از هم شکافته‌اند.

این تصویر دوربین های‌رایز جریانی یخچال‌مانند را بر دامنه‌های آتشفشان غول‌پیکر آرسیامانس نشان می‌دهد .

در نگاه نخست، شبکه‌ی دره‌های مریخ شبیه سامانه‌ی رودهای زمینی به نظر می‌رسند. اما وقتی دانشمندان در عکس‌های پروژه‌ی وایکینگ این دره‌ها را از نزدیک بررسی کردند، دریافتند که این دره‌ها از نظر زمین‌شناختی بسیار ابتدایی به نظر می‌رسند. این دره‌ها شاخه‌های محدودی دارند و نواحی عظیمی از سطح مریخ اصلاً هیچ دره‌ای ندارد. بسیاری از زمین‌شناسان چنین نتیجه گرفتند که شاید این شبکه‌ها از اتفاقی نادر، یعنی جاری‌شدن ناگهانی آب‌های زیرزمینی، ساخته شده باشند. شاید برخوردهای بزرگ گاه‌وبی‌گاه به‌مدتی کوتاه جوّ مریخ را غلیظ، و چندسالی گرمایش گلخانه‌ای را تقویت می‌کرده‌اند، بارانی می‌باریده و آب جاری می‌شده، و بعد دوباره جو رقیق می‌شده و مریخ به همان سردی و خشکی می‌شده که قبلاً ‌بوده است.

اما داده‌های جدید این دیدگاه را هم عوض کرده است. نقشه‌هایی که براساس تصاویر اُدیسه‌ی مریخ رسم شده‌اند نشان می‌دهند که دره‌های مریخی به شبکه‌های آبریز بسیار پُرشاخه متصل می‌شوند به‌طوری‌که کوچک‌ترین راه‌آب‌ها تا خط‌الرأس میان آب‌پخشان‌ها می‌رسند. (آب‌پخشان خط مرزی میان دو حوضه‌ی آبریز همسایه است.) پیچیدگی آن‌ها مشابه پیچیدگی شبکه‌ی رودهای سیاره‌ی زمین است. حیرت‌انگیز اینکه ظاهراً بیشتر این شبکه‌ی دره‌ها در مدت محدود تقریباً ۲۰۰ میلیون‌ساله‌ای شکل گرفته است و این ۲۰۰ میلیون سال نسبتاً در اواخر تاریخچه‌ی مریخ قرار دارد؛ یعنی بعد از اینکه مریخ دوره‌ی بمباران شدید حدود ۳/۸ تا ۳/۶ میلیارد سال پیش را از سر گذراند. بنابراین چیزی به‌جز آن برخوردها مسئول دنیای گرمی بوده که شبکه‌ی دره‌ها را پدید آورده است .

به راه افتادن چرخه آب

اقلیم‌شناسان سعی می‌کنند شرحی برای مریخ ابتداییِ گرم و مرطوب، که در تقابل با «پارادوکس خورشید جوان کم‌فروغ» قرار دارد، پیدا کنند. براساس مدل‌های تحول ستاره‌ای، خورشید در جوانی ۳۰ درصد کم‌سوتر از امروز بوده و پرتوهای فرابنفش بسیار بیشتری تولید می‌کرده که چه‌بسا جوّی غنی از دی‌اکسید کربن را از اطراف هر سیاره‌ای جاروب می‌کرده است. اما اگر این شبکه‌ی دره‌ها واقعاً دیرتر – یعنی بعد از برخوردهای اصلی – شکل گرفته باشد، درواقع این زمانی بوده که خورشید هم درخشان‌تر شده است.

شاید آتشفشان‌های عظیم تارسیس بر مریخ به مرطوب‌شدن این سیاره کمک کرده باشند. ناحیه‌ی تارسیس ساختاری غول‌پیکر از آتشفشان‌ها و جریان‌های گدازه‌ی هم‌پوشان است که میلیاردها سال پیش ساخته شده. با کم‌شدن شمار برخوردها، فعالیت‌های آتشفشانی بر مریخ حاکم شد. دانشمندان بر این باورند که مرز میان این دو دوره حدود ۳/۸ میلیارد سال پیش بوده است. طی میانسالی مریخ، فوران‌های آتشفشانیْ مقادیر عظیمی از گاز را به جوّ این سیاره افزوده‌اند که بیشتر از جنس بخار آب، دی‌اکسید کربن، و دی‌اکسید گوگرد بوده است. شاید در همان حالی که خورشید مریخ را گرم می‌کرده این گازها هم جوّ مریخ را غلیظ کرده‌اند.

آتشفشان‌های تارسیس فوران می‌کردند و بنابراین جوّ مریخ سریع‌تر از آن‌که خورشید بتواند نابودش کند غلیظ شد. آب به‌شکل باران و برف شروع به باریدن کرد. هرکجا که باران بارید یا برف‌ها ذوب شد، آب جاری وارد خاک مریخ شد. آبِ مخلوط با رسوبات به‌سرعت موجب فرسایش محیطی شد که از برخودها خُردوخراب و در شرایطی فراخشک رو به نابودی رفته بود. آب جاری رسوبات را با خود به پایین منتقل کرد. آب گودال‌هایی مانند گوسِف  و گِیل را پُر کرد و دریاچه‌هایی ساخت. وقتی این گودال‌ها از آب لبریز شدند، سیلاب به نواحی پایین‌تر سَرریز کرد.  سرانجام آب به حوضچه‌ی عظیم زمین‌های پست شمالی هم رسید و چه‌بسا آن را هم پُر کرد و اقیانوسی شکل داد. و این‌جاست که چرخه‌ی بازخورد مثبت واقعاً شکل می‌گیرد. حوضچه‌های پُر از آب هوای مرطوب تولید کردند که، وقتی به ارتفاعات و دماهای بالاتر می‎‌رسید، دوباره به صورت باران یا برف می‌بارید.

آیا در نیم‌کره‌ی شمالی مریخ هرگز اقیانوسی وجود داشته است؟ شواهدی ضمنی از خطوط ساحلی – که در شیب‌ها شکسته‌اند – در اطراف زمین‌های پست شمالی وجود دارد. پیکرشناسان سیاره‌ای (ژئومورفُلوژیست‌ها) همچنین رسوبات دلتاشکلی را در مرز دره‌ها به نقشه درآورده و به این نتیجه رسیده‌اند که اغلب آن‌ها در ارتفاعی یکسان جمع شده‌اند؛ همین نشان می‌دهد که همه‌ی آن‌ها به درون یک اقیانوس می‌ریخته‌اند. اما هنوز بسیاری از دانشمندان متقاعد نشده‌اند؛ هنوز این پرسش مطرح است که آیا زمانی طولانی بر نیم‌کره‌ی شمالی مریخ اقیانوسی وجود داشته است، یا نه.

بهشت گمشده

حتی اگر مریخ زمانی بهشت بوده، این محیط «مطلوب» از همان زمان‌ها گم شده است. فعالیت‌های مرتبط با شبکه‌ی دره‌ها به‌مرور زمان کاهش یافته‌اند. اگر مریخ زمانی دارای میدان مغناطیسی بوده، به‌محضی‌که هسته‌اش سرد و منجمد شده و بادهای خورشیدیْ این سیاره را از جوّ ابتدایی غلیظش برهنه کرده، آن میدان هم ناپدید شده است. شیوه‌ی فرسایش آب از ساختن شبکه‌ی دره‌ها به ساختن نوع کاملاً متفاوتی از ساختارها، یعنی کانال‌های بیرون‌ریز، تغییر کرده است. کانال‌های بیرون‌ریز، با ۱۵۰ کیلومتر پهنا و ۲۰۰۰ کیلومتر درازا، عظیم‌اند و احتمالاً می‌بایست به‌سبب جریان‌یافتن ناگهانی و فاجعه‌بار مقادیر عظیمی آب حفر شده باشند. این کانال‌ها اغلب طی میانسالی مریخ شکل گرفته‌اند اما تعدادی از آن‌ها نیز در زمان‌هایی جدیدتر، در مقیاس زمین‌شناختی، درست شده‌اند.

برخلاف شبکه‌ی دره‌ها، احتمالاً کانال‌های بیرون‌ریز برای شکل‌گیری به آب‌وهوای سرد و منجمدکننده نیاز داشته‌اند. ممکن است یخ‌سپهری (cryosphere) ضخیم، دورتادور سطح سیاره، مقادیر عظیمی از آب مایع را به دام انداخته و تحت فشار قرار داشته باشد. شاید بروز یک برخورد یا فوران زیرزمینیِ ماگمای آتشفشانی به‌ناگاه موجب شکستن یا ذوب‌شدن مسیری رو به سطح شده و دریاچه‌ای زیرزمینی از آب پُرفشار به سوی بیرون فوران کرده باشد. این حالت به‌ویژه در ارتفاعات نیم‌کره‌ی جنوبی مریخ مصداق دارد؛ برخوردهای گودال‌ساز موجب درهم‌شکستن سطح سنگِ بستر شدند و آن را پُر از خلل‌وفرج باقی گذاشتند، که به این ترتیب قادر است هم مقدار فراوانی آب را در خود ذخیره کند و هم طی سیلاب‌های فاجعه‌بار کلّ آن آب را یک‌باره رها کند. چنین سیلاب‌هایی چه‌بسا به‌طور موقت حوضچه‌های شمالی مریخ را پُر کرده باشند ولی این آب عمر کوتاهی داشته است. طی چند سال، احتمالاً به زیر خاک نفوذ کرده، یخ زده، یا تبخیر شده و وارد جوّ شده؛ جایی که دوباره به‌شکل برف، باران، یا یخ باریده و باز در یخ‌سپهر به دام افتاده است.

و حالا مریخ‌نوردهای ناسا شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهند مریخ حتی پس از اینکه آب‌وهوای گرم‌تر و مرطوب‌ترش پایان یافته همچنان به ساختن سنگ‌های رسوبی ادامه داده است. همه‌ی سنگ‌های رسوبی که مریخ‌نورد روح آن‌ها را بررسی کرده و اغلب آن‌هایی که مریخ‌نورد فرصت بررسی‌شان کرده پس از دوران باستانی و مرطوب مریخ شکل گرفته‌اند. سنگ‌های رسوبی معمولاً برای شکل‌گیری به مقداری آب نیاز دارند. بسیاری از سنگ‌های رسوبی مریخ دارای مواد معدنی‌ای هستند که ساختارهای بلوری‌شان شامل ملکول‌های آب یا یون‌های هیدروکسیل (OH-) است. چه‌چیز ممکن است این رسوبات را ته‌نشین کرده و سپس آن‌ها را سر جای‌شان چسبانده باشد؟‌ شاید پاسخ این سؤال ربطی به تغییرات اقلیمی مریخ داشته باشد.

میلانکوویچ به مریخ می‌رود

تغییرات آب‌وهوای زمین از گرم‌تر به سردتر نوسان‌هایی چندده‌هزارساله دارد که به یاد دانشمند صِرب، میلوتین میلانکوویچ که در دهه‌ی ۱۹۲۰ آن را بررسی کرد، به چرخه‌های میلانکوویچ معروف شده‌اند. تمایل محوری زمین به همراه خروج از مرکز و حرکت تقدیمی مدارشْ طی دوره‌ای کوتاه تغییر می‌کنند که بر میزان انرژی رسیده از خورشید به زمین در زمان‌های گوناگون فصل‌های زمین در عرض‌های جغرافیایی مختلفش تأثیر می‌گذارد. چرخه‌های میلانکوویچ به‌وضوح بر آب‌وهوای زمین تأثیر دارند؛ تغییرات ایزوتوپ‌های اکسیژن و کربن، فعالیت گیاهان، و پیش‌روی و پس‌روی یخچال‌ها همه به‌خوبی با میزان پیش‌بینی‌شده برای قرارگیری در معرض انرژی خورشیدی در نظریه‌ی میلانکوویچ همخوانی دارند.

 

چرخه‌های میلانکوویچ روی مریخ حتی شدیدتر هم هستند. مدار مریخ طوری تغییر می‌یابد که فاصله‌ی مریخ تا خورشید در اوج مداری ۵۰ درصد نسبت به حضیض مداری‌اش افزایش می‌یابد. و بدون حضور قمر بزرگی که جهت‌گیری محور چرخش مریخ را پایدار نگاه دارد، گاهی پیش آمده که این محور تقریباً افقی شده است. درواقع، انحراف متوسط فعلی محور مریخ، که فقط ۲۵ درجه است، معمول و طبیعی نیست. مریخ بیشتر عمرش را با انحراف محور ۴۰ تا ۵۰ درجه سپری کرده است. طی این دوره‌ها، هر بخش از سطح سیاره نیمی از سال در آفتاب مداوم «می‌پخته» و نیم دیگر سال در تاریکی مطلق به سر می‌برده است. در چنان شرایطی ممکن نبوده کلاهک‌های قطبی وجود داشته باشند؛ در عوض، هر سال یخ آب در نواری دورتادور استوای سیاره شکل می‌گرفته است. تغییرات اقلیمی موجب جابه‌جایی ذخایر آب یخزده‌ی مریخ از قطب‌ها به سوی استوا و برعکس می‌شده است. گاه‌گاهی، چه‌بسا شرایط امکان می‌داده که یخ زیرزمینیْ سریع‌تر از معمول جاری شود و برخی از ساختارهای دوران پیشایخبندان را در عرض‌های جغرافیایی بالاتر مریخ شکل بدهد.

هرازگاهی، بسیار به‌ندرت، در شرایطی خاص و نه‌چندان ملایم‌تر از امروز، توده‌های برف نزدیک استوا آب می‌شدند و جریان‌های بی‌دوامی را شکل می‌دادند. این اتفاق احتمالاً فقط در بازه‌های بسیار کوتاهی در هر چرخه‌ی میلانکوویچ – که محور مریخ بسیار منحرف می‌شده، مدارش بیشترین خروج از مرکز را داشته، و وقتی که اتفاقاً زمان اعتدالین با اوج و حضیض مدار مریخ هم‌خط می‌شده – رخ می‌داده است. آنگاه، و فقط آنگاه، بوده که فقط به مدت چند هفته هر روز مقدار مختصری آب جاری می‌شده و به درون خاک نفوذ می‌کرده،‌ و به احتمال قوی در عرض یک روز هم دوباره منجمد یا تبخیر می‌شده است.

غبار ریز مریخ، که با باد به این‌سو و آن‌سو می‌وزد، غنی از مواد معدنی محلول مانند سولفات‌ها و نمک‌هاست. همان مقدار اندک رطوبت هم می‌توانسته این مواد معدنی را حل کند و آنگاه دانه‌های ماسه را با این «سیمان» معدنی به یکدیگر بچسباند. توده‌های ماسه‌ی بادآورده و غبار به‌مرور زمان منجمد شدند و به همان حالتی، که به خود گرفته بودند، باقی ماندند. این حالت را زمانی به خود گرفته بودند که چرخش‌های دیوانه‌وار مدار مریخ به‌مدت کوتاهی همگام شده و اقلیمی زودگذر ساخته بودند که برف‌ها می‌توانستند در آن آب شوند. بسیاری از ماسه‌سنگ‌های سولفاتی درخشانی که مریخ‌نورد فرصت آن‌ها را بررسی کرده دارای هاشورهای بزرگی هستند که مشخصه‌ی همین ماسه‌های بادآورده است.

کنجکاوی آب را دنبال می‌کند

در شرایط اقلیمی نادر، که به برف اجازه‌ی ذوب‌شدن می‌دهد، گودال برخوردی گِیل یکی از مکان‌هایی است که احتمالاً می‌توان در آن‌جا آب پیدا کرد. اما وجود آبِ حاصل از ذوب‌شدن در محیطی فراخشکْ اتفاقی بسیار نادر است که چه‌بسا فقط یک‌بار در هر چندین هزاره رخ بدهد. چنین محیطی شواهد وجود حیات باستانی را هم – اگر اصلاً چنین حیاتی وجود داشته بوده – در خود حفظ نمی‌کند.

هرچند، مریخ‌نورد فرصت شواهدی از محیطی مرطوب‌تر یافته است. وقتی این مریخ‌نورد حرکتش را در بستر گودال گِیل آغاز کرد، متوجه تخته‌سنگ‌هایی شد که در خود قلوه‌سنگ‌های گرد داشتند. این قلوه‌سنگ‌ها بزرگ‌تر از آن بودند که باد آن‌ها را گِرد و جابه‌جا کرده باشد، بلکه می‌بایست درون جریان‌هایی سریع غَلت خورده باشند. نخستین گِل‌سنگ‌های (نوعی سنگ رسوبی ریزدانه که سازنده‌ی اصلی آن گل باشد) بررسی‌شده در آن مکان احتمالاً حاصل رسوب آب راکد یا بسیار کُندحرکت بودند. بسیاری از این سنگ‌ها از زمانی که صُلب شده‌اند دست‌کم یک‌بار دیگر رطوبت دیده‌اند. آب زیرزمینیِ اشباع از مواد معدنی از این میان گذشته و ردّپای خود را به‌صورت رگه‌های پُرشده از سنگ گچ (سولفات کلسیم) باقی گذاشته است. آیا آن آب از بالا و از دریاچه‌ای درون‌گودالی به پایین سرازیر شده، یا از پایین به سوی سطح جوشیده است؟ گروه دانشمندان مریخ‌نورد کنجکاوی مشغول کار برای یافتن پاسخ این پرسش‌اند.

باور فعلی این است که پایین‌ترین بخش کوهستان مرکزی گودال گِیل مربوط به دوران شبکه‌ی دره‌هاست؛ یعنی زمانی که مریخ گرم‌تر و مرطوب‌تر بوده. بخش بالایی کوه بعدتر شکل گرفته و احتمالاً شامل ماسه‌های بادآورده و چسبیده به ساختار اصلی است. سنگ‌های این میانْ دوران گذر مریخ از شرایط مطلوب به فراخشک را در خود ثبت کرده‌اند. به همین سبب گودال گِیل مکانی است که سنگ‌هایش احتمالاً شواهدی از هرنوع اقلیمی که مریخ تاکنون تجربه کرده در خود ثبت کرده‌اند. همین‌طور که مریخ‌نورد کنجکاوی از سطح لایه‌لایه‌ی گودال گِیل بالا می‌رود، ما امیدواریم که مشاهداتش و یافته‌هایش سرانجام دانسته‌های ما از گذشته‌ی مریخ را اثبات یا رد کنند.

آیا کنجکاوی شواهد حیات را خواهد یافت؟

بسیاری از ما امیدواریم که مریخ‌نورد کنجکاوی شواهد فسیل‌شده‌ی حیات مریخی را بیابد. اما متأسفانه باید بگویم حتی اگر مریخ زمانی آکنده از حیات بوده، کنجکاوی نمی‌تواند آن را شناسایی کند. یک علتش این است که این مریخ‌نورد هیچ ابزاری ندارد که بتواند فسیل‌هایی به اندازه‌ی میکروب را مشاهده و بررسی کند. محفوظ‌ماندن حیات هم مشکل بعدی است؛ حتی روی زمین هم یافتن شواهدی از حیات باستانی در سنگ‌های تقریباً ۴ میلیاردساله رویدادی بسیار نادر است.

هرچند، از سوی دیگر، از آنجاکه اغلب فعالیت‌های زمین‌شناختی مریخ سال‌های سال پیش خاموش شده‌اند سنگ‌های باستانی مریخ نسبت به سنگ‌های زمین در شرایط بسیار بهتری قرار دارند. سنگ‌های مریخی از زمان شکل‌گیری نسبت به همتایان زمینی‌شان کمتر مورد هجوم حرارت و فشار قرار داشته‌اند. کنجکاوی در گودال گِیل مشغول بررسی سنگ‌هایی به قدمت حیات روی زمین است. این سنگ‌ها شرایطی را در خود ثبت کرده‌اند که احتمالاً گرم و مرطوب بوده است. آن‌ها از نوع سنگ‌هایی هستند که شاید اجزایی را در خود حفظ کرده باشند که حیات زمینی می‌بایست از آن‌ها سرچشمه گرفته باشد.

می‌بینید که حتی وقتی کنجکاوی هیچ مدرکی از حیات روی مریخ کشف نمی‌کند، در حال بررسی سنگ‌هایی است که طی میلیاردها سال تغییرات اندکی داشته‌اند و شرایط زمین‌شناختی و اقلیمی‌ای را در خود ثبت کرده‌اند که حیات زمینی هستی‌اش را از آن شرایط آغاز کرده است. هیچ‌کجا روی زمین وجود ندارد که بتوانیم چنین آزمایش‌هایی را در آن انجام بدهیم. جالب است که امید ما به فهم اینکه حیات روی زمین تحت چه شرایطی آغاز شده، به سیاره‌ای دیگر بسته شده است! هرچند که ما درباره‌ی خود مریخ هم کنجکاویم، درواقع آن را به این سبب بررسی می‌کنیم که بهترین جا برای یافتن پاسخ این پرسش است: ما از کجا آمده‌ایم؟

برای آشنایی بیشتر با سایت کانوت می توانید بر روی لینک CANOT کلیک نمایید . همچنین برای مطالعه اخبار و مقالات علمی بیشتر می توانید به لینک صفحه اصلی سایت بستیوال مراجعه نمایید .

تفاوت طلای سفید با طلای زرد تفاوت طلای سفید با طلای زرد
ناسا وجود آب مایع بر روی سطح سیاره مریخ را تایید کرد ناسا وجود آب مایع بر روی سطح سیاره مریخ را تایید کرد