آب در مریخ؛ آیا در سطح مریخ دریاچه و آب وجود دارد؟_اسکوار

می‌دانیم که حیات همه موجودات زنده در سطح زمین به آب وابسته است. این چنین می‌دانیم که آب یکی از زیاد‌ترین عناصر در منظومه شمسی است؛ درنتیجه منطقی است که درمورد وجود آب در سیارات دیگر، مخصوصاً مریخ، کنجکاو باشیم. در این مقاله، شواهد وجود آب در سیاره سرخ را بازدید می‌کنیم و خواهیم دید که آب چه نقشی در تکامل این سیاره داشته است.

آب در سیاره مریخ

همان گونه که گفتیم، آب یکی از مولکول‌های زیاد در منظومه شمسی است. تعداد بسیاری از مناظر و اتفاق‌های طبیعی که روی زمین می‌بینیم، در تاثییر فرسایش جریان آب طی میلیون‌ها سال شکل گرفته‌اند. جریان آرام و مدام آب چنان قدرتی دارد که می‌تواند در مقیاس‌های بلند یک پهنه از زمین را کاملاً دگرگون کند و تریلیون‌ها تن ماده را در مسافت‌های زیاد طویل جابه‌جا کند. از نظر دیگر، همکاری ساده اما حیرت‌انگیز خورشید، نیروی گرانش و آب می‌تواند چرخه‌ای هیدرولیکی بسازد که خود آن نیز تأثیرات بسزایی در ساختار زمین دارد. در این چرخه، با تابش خورشید آب تبخیر می‌بشود و با پشتیبانی نیروی گرانش به‌شکل باران به زمین می‌رسد تا تغییراتی دیدنی تشکیل کند.

هنگامی زمین‌شناسان اولین بار پستی‌ها و بلندی‌هایی شبیه زمین روی مریخ دیدند، بلافاصله گمان بردند که زمین تنها سیاره منظومه شمسی نیست که این چرخه هیدرولیکی آن را شکل داده است. کانال‌های سیلاب و دره‌ها روی مریخ نشان از این دارند که وقتی آب در سطح گسترده‌ای روی سطح این سیاره مشغول فرسایش بوده است. آب ناشی از بارش‌ها و ذوب برف‌ها دره‌هایی را بین ارتفاعات سیاره سرخ راه اندازی داده‌ است. علاوه‌براین، بین تنگه‌ها نیز سیلاب‌های عظیم جریان داشته.

با‌این‌اوصاف، در کنار زمین مریخ به گمان زیادً گزینه فرد دیگر است که می‌توانیم هر سه حالت آب را روی سطح آن اشکار کنیم. آب مایع به گمان زیادً تا این مدت روی مریخ جریان دارد؛ هرچند یافتن آن زیاد دشوار است. تلاش برای کشف آب روی مریخ قرن‌ها است دانشمندان را مشغول کرده؛ در همین چند دهه تازه بالاخره توانستیم پیشرفت‌هایی در این عرصه بکنیم.

اولین مشاهدات

از نزدیک به قرن هفدهم که تلسکوپ اختراع شد، اخترشناسان توانستند کلاهک‌های سفید را در قطب‌های مریخ ببینند. این مستندات به آن‌ها نشان داد که مریخ حداقل مقداری آب به‌صورت یخ یا برف دارد. یقیناً بخشی از این یخ‌ها یخ خشک یا دی‌اکسیدکربن منجمد است اما در قرن هفدهم این چنین چیزی برای اخترشناسان قابل‌فکر نبوده است. اندازه این کلاهک‌ها با گذر فصل‌ها تغییرات بسیاری می‌کند. این مسئله به دانشمندان ثابت می‌کرد مقدار آب در قطب‌ها چندان زیاد نیست اما اخترشناسان هیچ راهی نداشتند که مقدار دقیق آب را اندازه‌گیری کنند.

اواخر قرن نوزدهم، اخترشناس ایتالیایی، «جووانی اسکیاپارلی»، ادعا کرد روی سطح مریخ کانال‌های طبیعی مشاهده کرده است. در آن دوران، عکسبرداری در نجوم وجود نداشت و اخترشناسان مشاهداتشان را نقاشی می‌کردند.

به‌زودی ایده کانال‌های مریخ فراگیر شد و دانشمندان فرد دیگر نیز مشاهدات اسکیاپارلی را قبول کردند. در همین جهت، آن‌ها نیز نقشه‌هایی از این کانال‌ها تهیه، حتی آن‌ها را نام‌گذاری کردند. ترجمه نادرست نوشته‌های اسکیاپارلی به انگلیسی علتشد این فکر تشکیل بشود که این‌ها کانال‌های مصنوعی می باشند.

«پرسیوال لوول»، اخترشناس آمریکایی و دانشمندی که ایده وجود سیاره پلوتون را اراعه داد، استدلال کرد که این کانال‌ها در واقع سازه‌هایی مهندسی می باشند که مریخی‌های هوشمند آن‌ها را برای آبیاری و آبرسانی ساخته‌اند.

دانشمندان زیاد سریع ایده لوول را رد کردند اما این سوال که آیا مریخ واقعاً کانال آب دارد یا نه، تا سال ۱۹۶۵ پاسخی قطعی نداشت. ۱۹۶۵، فضاپیمای «مارینر ۴» از کنار مریخ عبور کرد و برای اولین بار تصاویری را از این سیاره به زمین مخابره کرد. تصاویر مارینر ۴ این باور را تشکیل کرد که هیچ آبی در مریخ وجود ندارد.

آب در تحول مریخ چه نقشی داشته است؟

طولی نکشید که مجدد سخن بگویید‌ها درمورد وجود آب روی سیاره سرخ از سر گرفته شد. ۱۹۷۱، فضاپیمای «مارینر ۹» شواهدی قطعی از وجود شبکه‌ای از جریان‌های کوچک روی مریخ اشکار کرد که به دره‌ای بزرگ ختم می‌شدند.

الگوی شاخه‌ای و مارپیچی این آبراه‌ها زیاد همانند شاخه‌های رودخانه‌های روی زمین است و مشخص می کند جریان‌های آب باران یا برف ذوب‌شده، دره‌های این سیاره را شکل داده‌اند.

عرض باریک این آبراه‌ها (کمتر از ۱.۵ کیلومتر) و سیستم شاخه‌های ظریف و افزایش اندازه دره‌ها با حرکت به‌سمت پایین، دلالت بر این دارند که این خصوصیات ژئولوژیکی به‌آرامی و با جریان مداوم آب تشکیل شده‌اند، نه با سیل‌های بزرگ و نادر.

در اتمسفر رقیق مریخ و اقلیم سرد و خشک این سیاره، آب مایع نمی‌تواند در ابعاد گسترده روی سطح جریان اشکار کند. آب در زیاد تر موارد به‌شدت یخ می‌زند و یخ حاصل نیز طی فرایند تصعید داخل اتمسفر می‌بشود؛ بعد وجود دره‌هایی که بر تاثییر فرسایش آب به وجود آمده‌اند، باید به این معنی باشند که مریخ در قبل گرم‌تر بوده و اتمسفری به قدر کافی غلیظ داشته که وجود باران در آن را ممکن می‌کرده.

ازآن‌جایی‌که این دره‌ها در ارتفاعات قدیمی و مملو از دهانه برخورد مریخ قرار دارند، اقلیم گرم و شکل‌گیری دره‌ها باید در یک‌میلیارد سال اول تولد مریخ اتفاق افتاده باشند.

سیل در مریخ

علاوه‌بر دره‌های مریخ که با رودخانه‌های دائمی تشکیل شده‌اند، این سیاره میزبان «ژرف‌دره‌ها» یا «کنیون‌های» زیاد بزرگی است که حاصل سیل‌های عظیم و ویرانگرند. بزرگ‌ترین ژرف‌دره منظومه شمسی «Valles Marineris» است که با بیشتر از ۴هزار کیلومتر طول در سیاره سرخ قرار دارد.

برخلاف دره‌ها، ژرف‌دره‌ها شاخه‌های مقداری دارند و باقی مانده سیل‌های زیاد عظیم در آن‌ها دیده می‌بشود؛ برای مثال، دانشمندان تخمین می‌زنند سیلی که کانال «Ares Vallis» را تشکیل کرده، هزار برابر بزرگ‌تر از رودخانه میسیسیپی در آمریکا بوده است.

ژرف‌دره‌های مریخ شباهت بسیاری به ژرف‌دره‌های زمین دارند اما منشأ آب آن‌ها متفاوت است. در سیاره سرخ، آب این سیل‌های عظیم از شکسته شدن لایه‌های آب زیرزمینی فراهم شده است. این آب‌ها به‌قدری زیاد بودند که بعضی اوقات در بین مانع ها سنگی، در ناحیه‌ای گودال‌همانند جمع می‌شدند و دریاچه‌های موقت را راه اندازی می‌دادند.

مریخ‌نورد «کنجکاوی» که تا این مدت فعال است، یکی از این دریاچه‌های موقت در «دهانه گِیل» (Gale) را بازدید کرده است. داده‌های گِل‌سنگ‌ها و شن‌های این منطقه مشخص می کند آن‌ها را یک جریان آب از ۳.۸ تا ۳.۲ میلیارد سال قبل داخل دریاچه کرده است. این رسوبات ۲۰۰ متر عمق دارند.

آیا سیاره مریخ دریا دارد؟

علاوه‌بر رودخانه، سیل و دریاچه، مریخ وقتی دریا هم داشته است. سال ۲۰۰۴، مریخ‌نورد «زمان» دریافت که زمین‌های سنگی «مریدیانی پلانوم» وقتی بستر دریایی کم‌عمق با آب شور بوده‌اند. برآمدگی‌های این ناحیه حاوی کانی «ژاروسیت» است که در سنگ‌های اشباع‌شده از آب غیرجاری و غنی از سولفات تشکیل می‌بشود.

مریخ‌نورد زمان این چنین کشف کرد که سنگ‌های این ناحیه مملو از «اسفرولیت» یا زائده‌های کروی می باشند که در تاثییر راه اندازی و حل کانی‌ها در داخل آب در بازه وقتی طویل تشکیل خواهد شد.

یخ‌ها و یخچال‌های مریخ

در قطب‌های مریخ می‌توانیم در پیش‌عرصه سنگ‌های سرخ، درخشش آبی-سفید یخ‌ها را هم ببینیم. این مناظر متفاوت و دیدنی را ترکیب یخ‌های آب و دی‌اکسیدکربن تشکیل می‌کنند. در قطب شمال این سیاره، نسبت یخ آب و در قطب جنوب، نسبت یخ خشک زیاد تر است. زمستان‌ها، یخ خشک با عمق تقریباً یک متر به این کلاهک‌های یخی اضافه می‌بشود که با گرم‌ شدن هوا مجدد تصعید می‌بشود.

هوای مریخ در تابستان‌ها هیچ‌زمان به‌اندازه‌ای گرم نمی‌بشود که یخ‌های ذوب شوند. در عوض، این یخ‌ها به‌علت سختی اتمسفری اندک مریخ تصعید خواهد شد. در نظر داشته باشید که سختی اتمسفر مریخ فقط ۰.۶ درصد سختی اتمسفر زمین است.

تا بحال ماهواره‌های اروپایی و آمریکایی تجهیزبه ابزارهای تصویربرداری مخصوص نفوذ به داخل یخ، از لایه‌های خاک و سنگ زیر یخ‌های قطبی نقشه‌برداری کرده‌اند. تغییرات یخ‌ها که در تاثییر تغییرات اقلیم مریخ در قبل تشکیل شده است، آثار راحتی روی خاک و سنگ قطب‌ها برجای گذاشته که به دانشمندان در شناخت قبل سیاره سرخ پشتیبانی کرده است.

علاوه‌بر قطب‌ها، در زمین‌های هموار شمال مریخ تپه‌هایی وجود دارد که همانند آثار به‌جامانده از یخچال‌های عصر یخی روی زمین است. «Deuteronilus mensae» در مریخ شباهتی دیدنی با «یخچال تیلور» در قطب جنوب در زمین دارد.

آب در مریخ امروزی

به‌رغم همه این توصیفات، مریخ در قیاس با زمین بیابانی سراسری است. هر نقطه از سطح مریخ، به‌جز قطب‌ها، از خشک‌ترین نقطه زمین، بیابان «آتاکاما» در شیلی، نیز خشک‌تر است.

تا بحال قسمت بزرگی از یخ‌های مریخ در اتمسفر تصعید شده‌اند. دانشمندان گمان خواهند داد مقدار قابل‌توجهی از یخ‌های تصعیدشده مریخ به‌علت اتمسفر رقیق این سیاره داخل فضا شده و برای همیشه از دست رفته‌اند.

اما آن‌‌همه آبی که روزی روی سیاره سرخ جریان داشته، از بین نرفته‌ است. دانشمندان تخمین می‌زنند قسمت بزرگی از آب‌ها در یخ‌های قطبی، لایه‌های یخ زیر خاک، خاک‌های منجمد و سفره‌های آب زیرزمینی حبس شده‌اند؛ برای مثال، شواهد ژئولوژیکی نشان خواهند داد یخچال‌های بزرگ مریخ طی زمان زیر خاک رفته‌اند.

تخمین مقدار دقیق آب مریخ کار ساده‌ای نیست و دانشمندان باید به داده‌های محدود ماهواره‌های مدار مریخ اتکا کنند. آن‌ها از واحد «لایه معادل کره‌ای» (GEL) برای شرح تخمین‌های خود منفعت گیری می‌کنند. این واحد مشخص می کند اگر آب حاضر در سیاره‌ای به‌صورت اقیانوسی سراسری روی کل سطح آن قرار بگیرد، چه عمقی خواهد داشت.

مریخ به‌طورکلی چهار منبع عمده آب دارد؛ اولین و کوچک‌ترین منبع اتمسفر است که فقط ۱ درصد آن از بخار آب راه اندازی می‌بشود. دومین منبع، همان گونه که اشاره شد، لایه‌های یخ در قطب‌ها و نواحی قطبی می باشند. سومین منبع نیز آب‌هایی است که زیر سطح ذخیره شده‌اند.

درنهایت، چهارمین منبع آب، مولکول‌هایی می باشند که به‌صورت شیمیایی در سنگ‌ها و کانی‌های مریخ دچار شده‌اند. مریخ‌نوردها تا بحال در مأموریت‌هایشان توانسته‌اند شواهدی از آب گرفتارشده در سنگ‌های مریخی اشکار کنند.

آب مایع در مریخ امروزی

آب مایع زیر سطح، یک لایه‌ خاک منجمد به‌ نام «یخ‌کره» (cryosphere)، محبوس شده و امکان خروج ندارد. دانشمندان تخمین زده‌اند ضخامت یخ‌کره در نواحی استوایی ۲.۵ کیلومتر و در نواحی قطبی ۶.۵ کیلومتر است.

خود یخ‌کره نیز مقادیر بسیاری یخ دارد اما مطابق تعریف، یخ‌کره هیچ‌گاه به دمایی نمی‌رسد که آب حاضر در آن منجمد بشود. در برخی نواحی مریخ در تابستان، تابش خورشید علتمی‌بشود دمای سطح به بالای صفر درجه سلسیوس برسد اما آب حاضر در خاک منجمد هم چنان ذوب نمی‌بشود.

علت این است که آب در مریخ رفتاری متفاوت با آنچه روی زمین می‌بینیم، دارد. آب یخ‌زده در مریخ هنگامی در معرض تابش شدید قرار بگیرد، مستقیم به بخار تبدیل می‌بشود؛ برای مثال، سال ۲۰۰۸ فرودگر «فونیکس» ناسا مثالای به عمق 5 سانتی‌متر از سطح مریخ برداشت که حاوی خاک و آب یخ‌زده سفیدرنگ می بود. این یخ بلافاصله در هوا و زیر نور خورشید تصعید شد.

اما آب مایع امکان پذیر هم چنان به‌صورت موقت روی مریخ جریان اشکار کند. برخورد شهاب‌سنگ، فعالیت‌های آتشفشانی و زلزله‌های مریخ امکان پذیر شکاف‌هایی در یخ‌کره تشکیل کنند که آب مایع از درون آن‌ها به سطح برسد و روی آن جریان یابد.

سال ۲۰۱۰، «مدارگرد شناسایی مریخ» رگه‌هایی تیره و باریک (با عرض ۰.۶ تا ۴.۵ متر) و با طول چندصد متر در دیواره‌های چنددهانه برخورد اشکار کرد. این خطوط در بهار و تابستان، هنگامی دمای سطح از منفی ۲۳ درجه سلسیوس بالاتر است، مرتب راه اندازی خواهد شد.

دانشمندان گمان می‌برند این خطوط فصلی و در زمان‌هایی تشکیل خواهد شد که آب شور از سفره‌ای زیرزمینی به سطح می‌رسد. مدارگرد شناسایی مریخ نمک‌هایی آبدار در این شیب‌ها اشکار کرده که نشان خواهند داد آب شور به پایین‌دست جریان می‌یابد و سپس بخار می‌بشود.

چه مقدار آب در مریخ وجود دارد؟

دانشمندان فقط می‌توانند آب‌های دو منبع اول را اندازه‌گیری کنند. باتوجه‌به داده‌هایی که ماهواره‌ها به‌صورت مستقیم نشان خواهند داد، کل آب قابل‌اندازه‌گیری روی سطح مریخ ۳۰ متر است اما ماهواره‌های امروزی نمی توانند مقدار آب‌های محبوس در اعماق خاک را اندازه‌گیری کنند.

دانشمندان مقدار آب زیرزمینی را به‌صورت غیرمستقیم و با منفعت گیری از خصوصیات ژئولوژیکی سیاره تخمین می‌زنند؛ آن‌ها محاسبه می‌کنند چه مقدار آب برای شکل‌گیری اتفاق‌های سطحی ملزوم است. مطابق این تخمین‌ها که به‌هیچ‌وجه قطعی نیستند، عدد GEL مریخ به ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ متر می‌رسد.

اما بزرگ‌ترین عدم‌قطعیت درمورد مقدار آب حاضر در سیاره سرخ، مربوط به آب حاضر در سنگ‌ها و کانی‌ها است. برخی دانشمندان باور دارند آب حاضر در این منبع با مجموع آب‌های سه منبع دیگر برابری می‌کند.

اما دراین‌باره قطعیتی وجود ندارد. تنها راه ممکن برای تخمین مقدار آب این منبع بازدید سنگ‌های مریخی در آزمایشگاه‌های پیشرفته روی زمین است. یکی از اهداف مریخ‌نورد «استقامت» و مأموریت برگشت دادن مثالهای مریخ بازدید همین کانی‌ها است.

جمع‌بندی

در این مقاله، وجود آب در سیاره مریخ را بازدید کردیم و دیدیم مریخ، در کنار زمین، تنها سیاره منظومه شمسی است که می‌توانیم آب را در هر سه حالت مایع، جامد و گاز در آن اشکار کنیم. شواهد بسیاری نشان خواهند داد مریخ حداقل تا صدها میلیون سال بعد از تولدش همانند زمین میزبان جریان‌ آب بوده است.

امروز آب در مریخ عمدتاً به‌صورت یخ‌زده روی سطح و در لایه‌های بالایی خاک آن وجود دارد. این چنین شواهدی نشان خواهند داد سفره‌های آب زیرزمینی در اعماق خاک مریخ محبوس شده‌اند. بعضی اوقات این آب‌ها این زمان را اشکار می‌کنند که به سطح همراه شوند بااین‌حال سطح مریخ امروز از خشک‌ترین نقاط زمین نیز خشک‌تر است.

سوال‌های متداول