7 نکتۀ کلیدی دربارۀ مریخ؛ از طوفان‌های ابدی تا گذشتۀ رازآلود

فرادید| مریخ در فاصله 140 میلیون مایلی تقریباً در حیاط خلوت سیاره زمین قرار دارد. با پرتاب به موقع، یک موشک می‌تواند در کمتر از یک سال به آن برسد. از سال 1965، نوع بشر با موفقیت بیش از 20 مأموریت (از جمله مدارگرد، فرودگر و مریخ نورد) را برای بررسی سطح غبارگرفتۀ مریخ انجام داده است. در طی این ماموریت‌ها ما چیزهای زیادی در مورد همسایه خود آموخته‌ایم، از اسرار زیرزمینی آن گرفته تا پدیده‌های جوّی‌اش.

به گزارش فرادید؛ دانشمندان از داده‌های جمع‌آوری شده و ارسال شده به زمین چیزهای زیادی آموخته‌اند. مجلۀ اسمیتسونین با چهار کارشناس صحبت کرده و گزارش‌ها را بررسی کرده تا بفهمد کدام اکتشافات در این دنیای ماورایی بیشترین سروصدا را به همراه داشته‌اند.

1. مریخ مکانی سرد و خشک است

کوه شارپ در مریخ؛ مریخ‌نورد کنجکاوی ناسا این منظره خشک و غبارآلود را در حالی که به سمت پایه کوه شارپ نگاه می کرد، ثبت کرد.

قبل از اینکه اولین کاوشگر ما در مدار مریخ به حرکت درآید، دانشمندان فکر می‌کردند که این سیاره می‌تواند سرشار از حیات باشد. برخی از دانشمندان قدیمی‌تر با تلسکوپ‌های خود، ویژگی‌های کانال‌مانندی را روی سطح دیده بودند و آنها را به عنوان ساختارهای مصنوعی ساخته شده توسط گونه‌های هوشمند اشتباه گرفته بودند. اما پس از اینکه کاوشگر مارینر 4 در سال 1965 در طول اولین ماموریت مریخ در کنار سیاره سرخ پرواز کرد و از یک سطح بایر عکس گرفت، معلوم شد که این تفاسیر همگی اشتباه بوده‌اند.

به لطف این ماموریت و سایر ماموریت‌ها، متوجه شدیم که مریخ فاقد آب مایع است. سطح سنگی آن توسط دهانه های برخوردی سوراخ سوراخ شده، توسط بادهای قوی و تپه‌های شنی با حرکت آهسته خراشیده شده و توسط آتشفشان‌های عظیم تغییر شکل یافته است. مریخ همچنین خانه بلندترین و بزرگترین آتشفشان در منظومه شمسی است: المپوس مونس که دو و نیم برابر ارتفاع اورست را دارد.

با این‌حال اگرچه سطح مریخ خشک است، اما تا آنجا که دانشمندان می‌توانند بگویند، دارای آب است هرچند نه به شکل مایع. H2O به صورت یخ، بخار اتمسفر و اتم‌های موجود در ساختار مولکولی مواد معدنی در آنجا وجود دارد.

مریخ در مقایسه با زمین مکانی آرام و ساکت است و آنطور که ما می شناسیم در آن زندگی وجود ندارد. کریستن سیباخ، زمین‌شناس مریخی در دانشگاه رایس می‌گوید این سیاره مانند یک «محیط خشک شده در انجماد» است. او می‌گوید: «ما می‌توانیم این تاریخ زیبا را در صخره‌ها شناسایی کنیم. مجموعه‌ای از داستان‌ها وجود دارد که می‌توانیم آن‌ها را به تدریج کشف و بازگو کنیم».

2. اتمسفر مریخ رقیق و میزبان طوفان‌های گرد و غبار است

طوفان‌های گرد و غبار در مریخ، همانطور که در این تصویر نشان داده شده است، می‌توانند دور این سیاره بچرخند و ذراتی را حمل کنند که تا 60 مایل در ساعت سرعت دارند.

هنگامی که مارینر 4 در کنار مریخ پرواز می‌کرد، از میان غلاف گازی نگاه کرد و انواع اطلاعات را دریافت کرد. به عنوان مثال، فشار اتمسفر مریخ تنها 0.7 درصد فشار زمین است. گرانش کوچکتر سیاره و عدم وجود میدان مغناطیسی مانع از حفظ یک پوسته گازی ضخیم می‌شود. در ضمن این اتمسفر به قدری غبارآلود است که گرمای خورشید را برای گرم نگه داشتن سطح در طول روز به خوبی دریافت نمی‌کند. به همین دلیل مریخ میانگین دمای منفی 80 درجه فارنهایت دارد.

با توجه به این دمای سرد و فشارهای اتمسفر پایین، مریخ نمی‌تواند آب مایع را حفظ کند. اگر بخواهید یک وان آب مایع را روی سیاره قرار دهید، بیشتر آن به سرعت تبدیل به گاز می‌شود. بقیه نیز در برابر سرمای تلخ گزندۀ تسلیم شده و منجمد می‌شوند.

با این وجود، جو مریخ به اندازه‌ای ضخیم هست که طوفان‌های گرد و غبار را حفظ کند؛ آن‌ها یکی از ویژگی‌های همیشگی سیاره سرخ هستند. کری می‌گوید: «طوفان‌های گرد و غبار وحشی هستند، زیرا می‌توانند کل سیاره را احاطه کنند و ماه‌ها ادامه داشته باشند. آنها خیلی بزرگ هستند. رک و پوست کنده بگویم، بودن در آنجا وحشتناک خواهد بود». در داخل این کولاک‌ها، ذرات گرد و غبار با سرعت 60 مایل در ساعت حرکت می‌کنند. ذرات گرد و غبار از اکسید آهن تشکیل شده‌اند. این دانه‌ها به مریخ رنگ قرمز مشخص خود را می‌دهند.

با اینحال از آنجایی که اتمسفر بسیار نازک است، در مجموع بادهای مریخی نمی‌توانند در مقابل حرکت انسان مقاومت زیادی ایجاد کنند. این یکی از جزئیات فیلم مریخی است که اشتباه بود: فضانورد مارک واتنی با بازی مت دیمون، در مریخ توسط طوفان های گرد و غبار گیر می‌افتاد که این امر در واقعیت نمی‌تواند رخ دهد. اما این تندبادهای کثیف برای مهندسان یک کابوس است، زیرا ذرات می‌توانند به صفحات خورشیدی بچسبند و کارایی آنها را کاهش دهند. پس از 14.5 سال پربار، مریخ نورد آپورچونیتی ناسا در سال 2018 در یک طوفان گرد و غبار جهانی که خورشید را محو کرد، بالاخره خاموش شد.

3. مریخ زمانی آب مایع داشته است

دهانه جِزِرو که در آن گویی گِل از یک رودخانه تراوش کرده است؛ چیزی که به احتمال جاری شدن آب در گذشته اشاره می کند. مریخ‌نورد Perseverance از سال 2021 در حال کاوش در این منطقه بوده است.

با شروع بازدید مارینر 9 در سال 1971، دانشمندان شواهد زیادی را جمع‌آوری کردند که نشان می‌دهد زمانی آب مایع روی سیاره جریان داشته است. ویژگی‌های توپوگرافی مریخ (از جمله کانال‌های روان‌آب، خندق‌های باقی‌مانده، دهانه‌های برخوردی فرسایش‌یافته و شکاف‌های گلی که در سطح سیاره باقی مانده‌اند) به گذشته‌ای پرآب اشاره می‌کنند. علاوه بر این، در سال 2005، مدارگرد مریخ اکسپرس آژانس فضایی اروپا، مواد معدنی هیدراته را شناسایی کرد که فقط در حضور آب مایع می توانستند تشکیل شوند.

از زمانی که مریخ نورد کنجکاوی در سال 2012 روی مریخ فرود آمد، در داخل دهانه گیل که قبلا بستر دریاچه بود، سرگردان بوده است. کنجکاوی مدرکی پیدا کرده است که زمانی آب مایع در اینجا جمع شده است. در سال 2014، این مریخ‌نورد از رخنمون‌های رسوبی با ساختار لایه‌ای عکس گرفت. دانشمندان فکر می‌کنند که آنها انباشته‌های لجنی هستند که از یک رودخانه به یک دلتا فوران کرده‌اند.

اگرچه آب مایع مریخ احتمالاً میلیون‌ها سال دوام آورده است، اما دو تا سه میلیارد سال پیش از بین رفته است. اما وجود و تداوم آن نشان می‌دهد که مریخ مدت‌ها پیش جو غلیظ تر و دمای گرم تری را تجربه کرده است. همه اینها به یک محیط باستانی مناسب برای پناه دادن به زندگی اشاره دارد.

4. جابجایی یخ‌های قطبی از گذشته آب و هوایی مریخ خبر می‌دهند

کلاه یخی قطبی در مریخ

در قرن هفدهم، دانشمندان مشاهدات تلسکوپی انجام دادند که در آن‌ها قطب‌های مریخ به‌عنوان نقاط روشن در برابر سیاره‌ای تاریک‌تر ظاهر می‌شدند. اما سال 1969 و با استفاده از مارینر 7 بود که بشر توانست برای اولین بار تصاویر نزدیک از قطب‌ها را ثبت کند. یخ‌های جوان، قطب‌های سیاره سرخ را در بر گرفته‌اند و تخمین زده می‌شود که آن‌ها فقط در پنج میلیون سال آخر عمر مریخ شکل گرفته باشند. مدارگرد شناسایی مریخ و مدارگرد مریخ اکسپرس نشان دادند که یخ قطبی از لایه‌هایی از CO2 جامد، آب یخ زده و گرد و غبار تشکیل شده است و در طول فصول سالانه رشد می‌کند و کوچک می‌شود. این لایه‌ها مانند حلقه‌های درخت هستند؛ یعنی نوعی سوابق زمین‌شناسی آب و هوای فصلی مریخ که دانشمندان می‌توانند آن‌ها را مطالعه کنند.

یخ ها ممکن است به طور کلی ناپدید شوند و در طی چرخه‌هایی که صدها هزار سال طول می‌کشد دوباره شکل بگیرند. دانشمندان فکر می‌کنند این اتفاق می‌افتد زیرا مریخ دوره‌هایی از گرم شدن و سرد شدن را تجربه می‌کند. مطالعات مدل‌سازی نشان می‌دهد که کشش گرانشی نه چندان ملایم مشتری باعث می‌شود که محور مریخ بین شیب ۱۵ درجه‌ای و ۳۵ درجه شدیدتر بچرخد. در شیب بزرگ‌تر، سیاره گرمای بیشتری را در قطب‌ها تجربه می‌کند که می‌تواند یخ‌های آن را به طور کامل ذوب کند.

5. مریخ موزاییکی از میدان های مغناطیسی محلی روی پوسته خود دارد

شفق قطبی در مریخ می‌تواند در کمربند استوای این سیاره ظاهر شود

ماهواره‌های MAVEN و Mars Global Surveyor از ارتفاع بالای سطح مریخ تأیید کردند که مریخ هیچ دوقطبی مغناطیسی مانند زمین ندارد. با این حال، این نقشه‌برداری، حفره‌هایی از میدان‌های مغناطیسی منطقه‌ای را نشان داد که در سراسر پوسته پراکنده شده‌اند. موزاییک مغناطیسی از صخره‌های آتشفشانی موجود در سطح می‌آید که آثاری از میدان مغناطیسی باقیمانده مریخ را حمل می‌کنند.

سپر مغناطیسی یک سیاره از تکان خوردن محتویات درون کره ناشی می شود. مواد مذاب هسته متشکل از آهن و نیکل در حال چرخش جریان الکتریکی تولید می‌کنند که به نوبه خود یک آهنربای الکتریکی به اندازه یک سیاره را تغذیه می‌کند. خطوط میدان مغناطیسی نامرئی اکثر سیارات منظومه شمسی، از جمله زمین را در بر گرفته است. اما مریخ از آنجایی که سیاره‌ای کوچکتر بود، خیلی زودتر از زمین خنک شد و درون متلاطم آن آرام شد. به همین دلیل میدان مغناطیسی کلی مریخ هم از بین رفت. اما فلزات نزدیک به سطح سیاره هنگام جامد شدن، اثر مغناطیسی خود را حفظ کردند.

این میدان‌های مغناطیسی پراکنده روی پوسته به شفق‌های تماشایی منتهی می‌شوند که هیچ شباهتی به شفق‌های زمین ندارند. شفق‌های قطبی توسط ذرات باردار ایجاد می‌شوند که از خورشید به جو می بارد. روی زمین، این درخشش‌های شبح مانند در قطب‌ها جمع می‌شوند، زیرا میدان مغناطیسی در آنجا قوی‌ترین است. اما شفق‌های قطبی در مریخ می‌توانند به خط استوا نزدیک شوند، زیرا هیچ میدان مغناطیسی بزرگی آنها را محدود نمی‌کند.

6. بازدید از مریخ منشا شهاب سنگ‌های مرموز روی زمین را تایید کرد

این سنگ مریخی 4.5 میلیارد ساله حدود 13000 سال پیش در قطب جنوب فرود آمد

در میان هزاران شهاب سنگ موجود در ذخایر علمی روی زمین، بخش کوچکی از آن‌ها به خاطر ویژگی‌های خاصشان خودنمایی می‌کنند. دانشمندان نمی‌دانستند آن‌ها از کجا آمده‌اند، اما پس از ورود مریخ‌نورد وایکینگ به مریخ در سال 1976 و نمونه‌برداری از محیط، تجزیه و تحلیل ترکیبی جو مریخ تأیید کرد که سنگ‌های عجیب و غریب در واقع شهاب‌سنگ‌های مریخی هستند.

حدود 300 شهاب سنگ از این دست در مجموعه‌های دانشمندان روی زمین قرار دارند. این سنگ‌ها پس از برخورد شهاب‌سنگ‌ها به سطح مریخ و پرتاب سنگ‌های سطحی به فضا، از مریخ تبعید شده‌اند. این قطعات هزاران سال در فضای خالی شناور بوده‌اند تا اینکه به زمین رسیدند.

7. مریخ زمانی شباهت زیادی به زمین داشت

طرحی از ماموریت آینده برای بازیابی سنگ از مریخ

جیم بل، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه ایالتی آریزونا، می‌گوید: «اگر بخواهم تنها به چند نکته برجسته اشاره کنم، باید بگویم این کشف که مریخ واقعاً بسیار شبیه زمین بوده است احتمالاً نکتۀ شماره 1 خواهد بود. ما می‌دانیم که مریخ در گذشته دنج، مرطوب و گازدار بوده و توسط یک مگنتوسفر محافظت می‌شده است. اما به دلایلی، مریخ به مسیر متفاوتی رفت و به دنیای بی‌ثمر امروزی تبدیل شد.

اما در طول آن گذشتۀ شگفت‌انگیز، مریخ می‌توانست دارای حیات باشد. در سال 2013، کنجکاوی تمام مواد شیمیایی کلیدی مورد نیاز برای حمایت از حیات را در سنگ‌ها شناسایی کرد و در حدود سال 2013 و در سال 2018، حتی مواد آلی را در سنگ‌ها شناسایی کرد. اکثر دانشمندان فکر می‌کنند که مریخ اکنون بی‌جان است - اگرچه تعداد کمی استدلال می‌کنند که زندگی می‌تواند در زیر سطح پناه گرفته باشد.

این که مریخ حیات داشته یا نداشته، بزرگترین رازی است که هیجان زیادی را در مورد همسایه سرخ‌رنگ ما دامن می‌زند. پاسخ‌ها به هر سمتی که نوسان داشته باشند، جایگاه زمین را در جهان روشن‌تر می‌کنند. اما در حال حاضر، محققان ابزاری برای پاسخ به این سوال ندارند. نمونه‌های محدود شهاب‌سنگ بسیار فرسوده هستند و کاوشگرهای مریخ به اندازه کافی دستگاه حساسی برای بررسی این موضوع ندارند. بهترین راه برای تشخیص این است که نمونه‌های سنگی از مریخ را جمع‌آوری کنید و آنها را تحت بررسی دقیق‌ترین ابزارهای روی زمین قرار دهید. جاکوسکی می‌گوید: «این تنها راهی است که از طریق آن می‌توانیم به این سؤالات پاسخ دهیم».

مریخ نورد استقامت در حال حاضر مشغول برداشتن نمونه‌های مریخی از دهانه Jezero است؛ جایی که زمانی آب مایع وجود داشته است. ماموریت بازگشت این نمونه‌ها برای سال 2027 در نظر گرفته شده است. اگر همه چیز خوب پیش برود، این نمونه‌ها قرار است در سال 2033 به زمین برسند، زمانی که ممکن است دوره جدیدی از اکتشافات را آغاز کند.