ستاره‌شناسان در زیر کلاهک قطب جنوبی مریخ نقاط روشنتری پیدا کرده‌اند، اما آیا این نقاط واقعاً می‌توانند دریاچه های زیرزمینی باشند؟
تصویر مارس اکسپرس از کلاهک یخی قطب جنوبی مریخ
ESA/DLR/FU Berlin / Bill Dunford
از قرن‌ها پیش ماهیت کلاهکهای قطبی مریخ توجه ستاره‌شناسان را به خود جلب کرده است و با وجود مطالعات اخیر، رمز و راز این مطالعات همچنان به قوت خود باقی است. به عنوان مثال، کشف یک منطقه بزرگ راداری و روشن در عمق لایه‌های زیرین رسوبات قطب جنوب (SPLD) – لایه‌های بزرگی از یخ خشک و آب به همراه رسوبات ذخیره شده طی میلیون‌ها سال در قطب جنوب مریخ – وجود دریاچه عظیم زیرزمینی را نوید می‌دهد. اکنون تعداد بیشتری از این نقاط روشن در لایه‌های زیرینSPLD شناسایی شده‌اند، اما آیا واقعاً ممکن است که اینها دارای آب مایع باشند؟ محققان چندان مطمئن نیستند.
در سال 2018، روبرتو اوروسی و همکارانش در انستیتوی ملی اخترفیزیک (ایتالیا) با استفاده از آزمایش راداری موسوم به مارسیس در مدارگرد مریخ اکسپرس، منطقه بزرگ راداری روشن در عمق 1.3 کیلومتری پیدا کردند. در پژوهشی که در ماه ژوئن تحت عنوان تحقیقات ژئوفیزیک منتشر شد، آدیتیا خولر ( از اعضای دانشگاه ایالتی آریزونا) و جفری پلات (از اعضای آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا) از همان ابزار برای ترسیم نقشه SPLD با جزئیات بیشتر استفاده کردند. رادار مارسیس براساس تنظیمات به میزان چندین متر تا چند کیلومتری زیر سطح نفوذ می‌کند – آنقدر عمیق که قادر است مرزی را که در آن رسوبات قطبی پایان می‌یابد و فضای داخلی مریخ آغاز می‌شود، ترسیم کند. تحقیقات خولر و پلات در این پژوهش دهها منطقه کوچکتر، مانند منطقه یافت شده توسط تیم اورسی را ثبت کرد.
تصویر هنری از مدارگرد مارس اکسپرس ESA که بر فراز سطح سیاره سرخ پرواز می‌کند.
ESA / NASA / JPL-Caltech
در ابتدا، چنین تصور می‌شد که ویژگی‌های راداری روشن به دلیل اختلافات زیاد در میزان قدرت دی‌الکتریک (اندازه‌گیری پاسخ یک ماده به یک میدان الکتریکی) بین دو ماده کنار هم ایجاد می‌شود. از آنجا که آب مایع از قدرت دی‌الکتریک بالایی برخوردار است، تیم اورسی نتیجه گرفتند که یک کیسه بزرگ نمک مایع باعث بازتاب‌های روشن مارسیس است. حتی اگر دمای زیر سطح مریخ بسیار پایین‌تر از نقطه انجماد آب خالص باشد، یک آب نمک غلیظ (آب حاوی مقادیر زیادی نمک محلول) می تواند در دماهای پایین مایع باقی بماند. برخی از ستاره شناسان نیزمعتقدند که مریخ بسیار سرد است به طوری که حتی نمی‌تواند میزبان یک دریاچه زیرزمینی باشد.
فقط برای آب مایع خیلی سرد است؟
هنگامی که مایکل سوری و علی برامسون (دانشگاه آریزونا) اظهار داشتند که گرمای تولید شده در فضای مریخ خیلی کمتر از نصف میزانی است که برای جلوگیری از یخ‌زدگی حتی نمک سودترین آبها مورد نیاز است، بنابراین احتمال وجود دریاچه زیر سطحی خیلی ضعیف است. در صورتی که آب مایع وجود داشته باشد، نوعی ماگماتیسم موضعی، در اعماق مریخ، باید گرمای اضافی کافی برای جلوگیری از یخ‌زدگی مایعات را فراهم کند – منتهی هیچ مدرک زمین‌شناختی دال بر آن وجود ندارد.
پژوهش‌های منتشر شده در مجله ستاره‌شناسی طبیعت اتاقک‌های ماگما را به چالش می‌کشد.
این تصویر نشان می‌دهد که چگونه مدارگرد مارس اکسپرس از سیگنالهای راداری که از طریق لایه‌های زیرزمینی یخ ایجاد می‌شود برای یافتن شواهد بالقوه بزرگترین آب دفن شده در زیر کلاهک قطبی جنوب استفاده می‌کند.
Context map: NASA / Viking; THEMIS background: NASA / JPL-Caltech / Arizona State Univ.; MARSIS data: ESA / NASA / JPL / ASI / Univ. Rome; R. Orosei et al 2018
سباستین لاورو (موسسه ملی اخترفیزیک، ایتالیا) و تیم او که شامل اوروسی است، به همین ترتیب نقاط روشن دیگری را در داده‌های مارسیس یافتند. علاوه بر این، طبق ارزیابی این تیم، بازتابنده‌ترین مناطق در امتداد مرز عمیق SPLD نیز نرم‌ترین بوده و بسیار شبیه به ویژگی‌های دریاچه‌های دفن شده در زیر صفحه یخ گرینلند به نظر می‌آیند. علیرغم دمای قطبی، خاطرنشان می‌كنند كه آب نمك می‌تواند به اندازه كافی شور بوده و در یك حالت ثابت بماند و به آنها این اجازه را می‌دهد كه بسیار كمتر از نقطه انجماد نرمال خود را مایع نگه دارند.
اوروسی و لورا، همراه با همکارشان النا پتینلیلی، اظهار داشتند که این یافته‌ها، مانند بسیاری دیگر، گمانه‌زنی‌های خوبی را دارند: “بازتابنده‌های روشن نشانه‌های گویای وجود احتمالی آب هستند، اما هرگز آنها را به طور خودکار با آب مایع در یک کیفیت نمی‌بینیم.کشف مناطق دیگر که دارای بازتاب قوی هستند، برای درک چگونگی سازگاری شواهد موجود در مورد آب مایع و دشواری توضیح حضور آن از دیدگاه نظری، بسیار مهم است.”
نگاه به یک عامل متفاوت
دهها مکان جدید راداری روشن که توسط خولر و پالوت کشف شده‌اند و در وسعت زیادی به چشم می‌خورند و مستقل از ضخامت ذخایر یخی پوشاننده هستند. خولر در این خصوص چنین می‌گوید: “واضح است که این رفتار منحصر به فرد نیست و این مناطق در زیر قطب جنوب کاملاً معمول هستند برخی از محققان به سختی می‌پذیرند که دریاچه‌های پر آب زیرزمینی می‌توانند بسیار گسترده‌تر باشند. در یک مطالعه جدید توسط تیمی به رهبری کارور بیرسون (دانشگاه ایالتی آریزونا) و همچنین در مجموعه پژوهش‌های ژئوفیزیکی دیدیم که آب مایع فوق‌العاده شور تنها چیزی نیست که می‌تواند با داده‌های مارسیس مطابقت داشته باشد.”
تیم بیرسون با استفاده از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که علاوه بر موادی با قدرت انعطاف‌پذیری دی‌الکتریک بالا، مواد بسیار رسانا نیز همانطور که در داده‌های مارسیس دیده می‌شود، می‌توانند به شدت انرژی راداری را منعکس کنند. این مواد می‌توانند شامل رسهای هیدراته (حاوی OH) و یخ‌های غنی از نمک باشند. علاوه بر این، داده‌های مارسیس حاکی از آن است که هر ماده‌ای در پایه SPLD قرار داشته باشد، هنگام بررسی در فرکانسهای مختلف، بازتاب رادار متفاوتی از خود نشان می‌دهد که این یک علامت مشخص از مواد رسانا است.
شکل 4b از مطالعه خولر و پالوت در سال 2021 مناطقی را نشان می‌دهد که قدرت رادار منعکس شده از متوسط سطح (که به صورت لکه‌های قرمز، زرد و سبز نشان داده شده است) بیشتر است. نقشه مقیاس خاکستری زمینه‌ای ضخامت سپرده‌های چند لایه جنوب قطبی (SPLD) را نشان می‌دهد. نقطه اصلی شناسایی شده در سال 2018 حدود 193 درجه شرقی ، 81 درجه جنوبی نشان داده شده است و به نظر می‌رسد چندین منطقه دیگر مانند آن وجود داشته باشد.
- R. Khuller & J. J. Plaut / Geophysical Research Letters 2021
یخ شور گزینه مناسبی محسوب می‌شود حتی اگر مشخص نشود که یخ شور در زیر SPLD می‌تواند در چنین دمای سردی به اندازه کافی رسانا باقی بماند تا بازتاب درخشانی ایجاد کند. به گفته بیرسون، محتمل‌ترین توضیح در ارتباط با کانی‌شناسی است – کانی‌های فلزی (مانند اکسیدهای آهن) و رسهای هیدراته که هر دو در سطح مریخ یافت می‌شوند، می‌توانند باعث روشن شدن شوند. بیرسون می‌گوید: “به دلیل دمای بسیار سرد در قطب‌های مریخ، نگهداری حتی آب بسیار شور در پایه کلاهک یخی در منبع حرارتی به محل خاصی احتیاج دارد. در مقابل، هیچ شرایط خاصی برای نگهداری یخ غنی از نمک، مواد معدنی رسانا، یا رسها لازم نیست. در حالی که رسهای هیدراته به دریاچه‌های مایع پر آب نیاز ندارند و این موضوع به این معنی است که آب مایع در گذشته‌ای نه چندان دور در برهه‌ی زمانی خاصی وجود داشته است.
خولر و پالوت می‌گویند که آنها نیز طرفدار شرح متناوب برای مناطق روشن زیر SPLD هستند – تا حدی می‌توان گفت برخی از مناطق جدید با رادار بسیار نزدیک به سطح هستند به طوری که حتی شورترین نمک نیز نمی‌تواند در برابر دمای سرد مریخ مقاومت کند. خولر می‌گوید: “به جای [دریاچه‌ها]، به نظر می‌رسد كه مواد دیگری مانند مواد حاوی رس نیز وجود داشته باشد كه در سطح قدیمی به نام نواچیان (4 بیلیون سال پیش) زیر رسوبات یخ مدفون شده‌اند.”
خواه آب مایع در زیر قطب جنوب سیاره سرخ وجود داشته باشد یا نه، این نقشه‌ها و تجزیه و تحلیل‌های جدید مریخ اطلاعات ارزشمندی را به این پژوهش اضافه می‌کنند. به گفته اوروسی، “جستجوی سیستماتیک و نقشه‌برداری توسط خولر و پالوت به ما امکان می‌دهد تا در مناطق مورد نظر دقت بیشتری داشته و به طور کامل بررسی‌شان کنیم.”
ترجمه آیسان کریملو
منبع:
MORE MYSTERIOUS BURIED SPLOTCHES ON MARS MIGHT NOT BE LIQUID WATER