کشف مخزن بزرگ یخ‌آب زیر قطب شمال مریخ

یکی از شباهت‌های مریخ به زمین که آن را به هدفی مناسب برای پژوهش و اکتشاف تبدیل کرده، وجود یخ‌آب در سطح آن (به‌ویژه به شکل کلاهک‌های یخی قطبی) است.

اما جالب‌تر از آن می‌توان به وجود یخچال‌هایی زیر سطح مریخ اشاره کرد که دانشمندان از مدت‌ها پیش از اثبات وجود آن‌ها، درباره‌شان گمانه‌زنی می‌کردند. از مخزن‌های مخفی آب زیرزمینی می‌توان به اطلاعات مهمی در مورد تاریخچه‌ی مریخ رسید. از طرفی درصورتی‌که انسان روزی مریخ را به خانه‌ی خود تبدیل کند می‌تواند از این منابع ارزشمند استفاده کند.

اما دانشمندان دانشگاه آستین تگزاس و آریزونا اخیرا به وجود لایه‌های یخ‌آب در زیر کلاهک یخی قطب شمال مریخ پی برده‌اند که احتمالا بزرگ‌ترین مخزن آب روی این سیاره محسوب می‌شود. یافته‌های این پژوهش، در قالب مقاله‌ای در Geophysical Research Letters منتشر شده است. رهبری این پژوهش را استفانو نروتزی، دانشجوی فارغ‌التحصیل دانشگاه تگزاس در مؤسسه‌ی ژئوفیزیک آستین (UTIG) بر عهده داشت و جک هالت از آزمایشگاه سیاره‌ای و قمری دانشگاه آریزونا (LPL) در این پروژه با او همکاری کرد.

نروتزی و هالت برای پژوهش خود از داده‌های SHARAD، رادار ژرفاسنج سوار بر مدارگرد شناسایی مریخ (MRO) استفاده کردند که قادر است با استفاده از امواج رادار به عمق ۲.۴ کیلومتری سطح مریخ نفوذ کند.

در این پژوهش، لایه‌های متعددی از شن و یخ در عمق ۱.۶ کیلومتری زیر سطح قطب شمال مریخ کشف شد. در برخی مناطق، ۹۰ درصد از لایه‌ها را آب تشکیل می‌دهد و تصور می‌شود این لایه‌ها بقایای صفحات یخی قطبی کهن باشند. به‌گفته‌ی پژوهشگرها در صورت ذوب این مخزن یخی، اقیانوسی سراسری با عمق حداقل ۱.۵ متر در سطح مریخ به وجود خواهد آمد. نروتزی در مورد این کشف شگفت‌انگیز می‌گوید:

ما انتظار کشف این حجم از یخ‌آب را نداشتیم. احتمالا این منبع، پس از یخ‌های قطبی، سومین منبع بزرگ یخ‌آب در مریخ است.

پژوهشگران دانشگاه جان هاپکینز (از جمله نروتزی) از یافته‌ها برای بررسی دیگری استفاده کردند که در Geophysical Research Letters منتشر شد. آن‌ها از داده‌های گرانشی برای محدود کردن چگالی سطح زیر کلاهک یخی قطبی استفاده کردند و براین اساس برآورد کردند که بیش از ۵۰ درصد از لایه‌های یخ و شن را آب تشکیل می‌دهد.

کشف این منبع موهبت بزرگی برای دانشمندان است؛ زیرا تاریخچه‌ و سوابق تغییرات اقلیمی گذشته‌ی مریخ در این لایه‌ها نهفته است و با تحلیل آن‌ها می‌توان به نتایج جالبی در مورد تاریخچه‌ی این سیاره رسید. به‌طور خلاصه، هندسه و ترکیب این لایه‌ها می‌تواند در تعیین این مسئله که آیا اقلیم مریخ زمانی مطلوب حیات بوده است یا خیر، به دانشمندان کمک کند.

در مورد اینکه چگونه این حجم از از آب زیر قطب شمال جمع شده است، نویسندگان بر این باور هستند که آن‌ها در دوره‌های پیشین سرمایش و گرمایش مریخ تشکیل شده‌اند. به عقیده‌ی دانشمندان، یخچال‌های مریخ درست مانند یخچال‌های زمین به‌دلیل تغییرات مدار و انحراف محوری به وجود آمده‌اند.

در دوره‌های ۵۰ هزارساله، انحراف محور مریخ به سمت خورشید بیشتر بود و سپس به‌تدریج عمودی می‌شود (امروزه انحراف محوری مریخ تنها ۲۵ درجه و اندکی از زمین بیشتر است). با عمودی‌تر شدن مریخ، دما در استوای آن افزایش و در قسمت قطب‌ها کاهش یافت و به‌این‌ترتیب کلاهک‌های یخی قطبی توسعه پیدا کردند. با قرار گرفتن محور مریخ به سمت خورشید، منطقه‌ی قطب گرم می‌شود و کلاهک‌های یخی ذوب می‌شوند.

در چنین شرایطی، شن‌ها روی باقی‌مانده‌ی کلاهک‌های یخی را می‌پوشانند. شن‌ها مانع از رسیدن نور خورشید به یخ‌ها و پراکنده شدن آن‌ها در جو می‌شوند. هالت قبل از پیوستن به دانشگاه آریزونا در سال ۲۰۱۸ به مدت ۱۹ سال استاد پژوهشی UTIG بود و از زمان رسیدن MRO به مریخ در سال ۲۰۰۶ تاکنون با تیم SHARAD در حال همکاری بوده است.

MRO با استفاده از داده‌های ابزار SHARAD وجود یخچال‌های زیرسطح مریخ در اطراف ارتفاعات متوسط را اثبات کرد. به‌گفته‌ی هالت با این کشف، حجم یخ‌آب شناخته‌شده در مریخ دو برابر می‌شود. این یافته، کشف شگفت‌انگیزی محسوب می‌شود؛ زیرا حجم کل آب محصور در مخازن مدفون یخی دقیقا برابر با حجم یخ‌آب موجود در یخچال‌ها و لایه‌های یخی در مناطق کم ارتفاع مریخ است و قدمت هر دو هم تقریبا یکسان است.

دانشمندان درگذشته تصور می‌کردند کلاهک‌های کهنه‌ی یخی مریخ از بین رفته‌اند؛ اما این بررسی نشان می‌دهد صفحات یخی زیر سطح شمالی این سیاره دوام آورده‌اند و به‌صورت نوارهای یخ و شن قرار گرفته‌اند.

بررسی جدید نه‌تنها با فرضیه‌های قبلی در تناقض است بلکه دیدگاه‌های جدید و مهمی را درباره‌ی توزیع یخ‌آب بین قطب‌های مریخ و ارتفاعات متوسط ارائه می‌دهد. با بررسی این یخچال‌ها می‌توان به این سؤال پاسخ داد که آیا مریخ درگذشته سکونت‌پذیر بوده است یا خیر. نروتزی دراین‌باره می‌گوید:

پی بردن به میزان آب موجود در کل مریخ نسبت به قطب‌های آن، در صورت وجود آب مایع در این سیاره اهمیت زیادی دارد؛ زیرا در چنین شرایطی تمام شرایط مناسب برای حیات فراهم می‌شود؛ اما درصورتی‌که بخش زیادی از آب در قطب‌های مریخ محصور شده باشد، احتمال وجود آب مایع کافی در نزدیکی استوا دشوار است.

به‌لطف مأموریت‌های فزاینده‌ی رباتیک به مریخ، روزبه‌روز اطلاعات و دانش مربوط‌به این سیاره افزایش پیدا می‌کند و با هر کشف جدید، نیاز به اکتشافات بیشتر هم افزایش پیدا می‌کند. اکتشافات مریخ در آینده‌ای نزدیک با ارسال فضانورد به این سیاره افزایش خواهد یافت و راه برای استقرار انسان در این سیاره هموارتر خواهد شد. از طرفی یخچال‌های زیرزمینی نقش عمده‌ای را در اقامت انسان و سکونت‌پذیرشدن این سیاره ایفا خواهند کرد.