تاریخچه کاوش های بشر برای یافتن آب در مریخ - مجله توسعه دهنده

به گزارش فرادید، در نخستین رصد های تلسکوپی دقیق مریخ، کلاهک قطبی و چیزی شبیه به ابر مشاهده شد و این علائم را به وجود آب نسبت دادند. در سال 1666 میلادی کاسینی مواد تشکیل دهنده کلاهک های قطبی را یخ آب مطرح نمود و این مطالعات همچنان ادامه دار بود تا در سال 1784 ویلیام هرشل منجم آلمانی مقاله ای در مورد جو مریخ منتشر و مناطق درخشان آن را به وجود ابر و بخار نسبت داد.

در اواخر دهه نخست قرن نوزدهم نیز فرضیه مطرح شده توسط کاسینی مورد سوال دانشمندان قرار گرفت تا اینکه طی پژوهش هایی ساختار کلاهک های یخی را به دلیل دمای پایین و کمبود آب قابل مشاهده در این سیاره، یخ C 02 گفتند. مدارگرد مارینر 9 (mariner 9) نیز که اولین ماهواره در مدار سیار های غیر از زمین بود در سال 1971 پرتاب و عکس های متعددی از مریخ گرفت، بستر رودخانه ها، دره های ایجاد شده توسط رسوب و فرسایش آبی، جبهه های هوا، مه و تمامی شواهد حاکی از احتمال وجود آب در گذاشته این سیاره بود.

سطح نشین پثفایندر (Mars pathfinder) نیز که در سال 1997 عملیات خود را آغاز کرد تصاویر متعددی به خصوص از ابر های مریخ در زمان های متعدد گرفت و طی تحلیل ها نشان داد ابر ها از یخ متراکم شد با ذرات گرد و غبار قرمز رنگ تشکیل شده اند. به همین ترتیب مطالعات ادامه داشت تا در سال 2008 مریخ نورد phoenix وجود مقدار زیادی یخ آب در مناطق شمالی مریخ را تایید کرد.

در سال های متمادی اقدامات گوناگونی از جمله ارسال مدارگرد ها و سطح نشین های مختلف و بررسی شهاب سنگ های مریخ به منظور اندازه گیری خصوصیات مختلف جو اجرا شده است. مطالعات اجرا شده روی شهاب سنگ های آلن هیز 84001 (ALH 84001) که سال 1984 در ناحیه ای به همین نام در جنوبگان و شمال غربی آفریقا 7034 (NWA 7034) که سال 2011 در صحرای آفریقا پیدا شدند، بیانگر مقدار قابل توجهی آب در این شهاب سنگ های جدا شده از پوسته مریخ است.

در سپتامبر 2005 پژوهشگران دانشگاه هاوایی در مانوا به این نتیجه رسیدند که آلن هیز 84001 با قدمت بیش از 4 میلیار سال میتواند از سنگ های دره مارینر (Marineris) واقع در نیمکره غربی مریخ نزدیک استوا، که در گذشته زیر آب بوده، باشد. همچنین مطالعات اجرا شده بر روی شهاب سنگ شمال غربی آفریقا 7034 با قدمتی بیش از 2 میلیارد سال نشان دهنده بیشترین مقدار آب در این سنگ نسبت به سایر شهاب سنگ های بررسی شده مریخ تا کنون هست.

به طور کلی پژوهشگران منشا آب مریخ را دو منبع مختلف می دانند. آن ها معتقدند احتمال دارد آب روی سطح مریخ در نتیجه سقوط شهاب سنگ ها و دنباله دار ها باشد. در مقابل بسکمک وجود حداقل دو مخزن بزرگ آب با ترکیب شیمیایی متفاوت در مرحله اولیه پیدایش مریخ را منشا طبیعی آب موجود در این سیاره میدانند. در مجموع شواهد موجود و تصاویر ارسالی همچون بستر های خشک رودخانه ها، سیلاب دشت ها، شبکه آبراهه ها و مخروط افکنه د موجود حاکی از وجود آب در دوره ای از تاریخ در سطح این سیاره بوده است.

همچنین هماتیت خاکستری ماده معدنی که اغلب در واکنش هایش به آب نیاز دارد در منطقه terra meridini پیدا شد. اگرچه مواد معدنی این چنین که در واکنش های اولیه به آب نیازمند بوده اند کم نیست و وجود آب در زمان گذشته را نشان میدهد. قابل ذکر است طی وقوع عصر های یخبندان و وقایع جوی متعدد در سیاره سرخ، همچون زمین تغییرات جوی حائز اهمیتی رخ داده است و اظهار نظر در مورد وجود یاعدم وجود آب در این سیاره را با مشکل رو به رو می کند.

با بررسی کلی ماموریت های گذشته میتوان شرایط دانش موجود نسبت به دنیای پر رمز و راز سیاره سرخ را متوجه شد. در سال 1971 فضاپیمای مارینره خصوصیات فیزیوگرافی این سیاره را به وجود آب در گذشته نسبت داد، سپس برنامه وایکینگ شامل دو مدارگرد و مریخ نورد که اواخر سال 1975 مطالعات خود را آغاز کرد وجود جریان هایی با آبدهی بیش از 10 هزار برابر رودخانه میسیسیپی در زمان گذشته را تخمین زد، کاوشگر فضایی MGS در سال 1996 نیز وجود مجرا های متعدد را به جریان آب در گذشته ارتباط داده و دو مجرای بزرگ در مناطق Nanedi Valles و Nirgal vallis کشف کرد. در سال 1997 سطح نشین پثفایندر عکس های متعددی از ابر و مه مریخ در زمان ها و موقعیت های متفاوت گرفت.

فضاپیمای ادیسه مریخ سال 2001 شواهد زیادی در غالب تصویر حاکی از وجود آب در مریخ بافت همچنین با طیف سنج نوترونی ثابت کرد که قسمت زیادی از سطح سیاره پر از یخ آب است. کاوشگر فونیکس (Phoenix) در سال 2008 تایید کرد به دلیل فشار جو و دمای پایین در سطح مریخ آب مایع نمی تواند وجود داشته باشد مگر در ارتفاعی کم و برای دوره ای کوتاه. علاوه بر این، فونیکس حجم بزرگی از یخ آب را در شمال سیاره یافت.

در سال 2004 نیز مریخ نورد اسپیریت (Spirit) نشانه هایی از سابقه وجود آب در صخره همفری (Humphrey) پیدا کرد در همین سال مریخ نورد آپورچیونیتی (Opportunity) نیز به بررسی وجود هماتیت که اغلب توسط آب شکل میگیرد و همچنین به بررسی چینه شناسی تپه اویلوس (aeolian) در صخره برنز (Burns) پرداخت، و پس از عملیات متعدد شواهدی مبنی بر وجود آب مایع در گذشته در سطح این منطقه را یافت. فضاپیمای MRO از سال 2005 تصاویر ارزشمندی حاکی از وجود فرآیند های مرتبط با آب در مریخ دریافت کرد؛ و در نهایت در سال 2019 طی پژوهشی که از رادار SHALLOW این فضاپیما استفاده شد، نشان داده شد که 60 تا 80 درصد حجم دشت Planum Boreum واقع در قطب شمال یخ آب است.

مریخ نورد کیوریاسیتی (Curiosity) نیز از سال 2012 به مطالعات همه جانبه علائم حیات پرداخت و نشان داد فعالیت آب و درجه حرارت موجود در آن از مقادیر مورد نیاز برای تولید مثل و متابولسیم اورگانیسم های شناخته شده در سطح زمین کمتر است. همچنین براساس پژهش های اجرا شده در دهانه گیل (Gale) نشان داد که حدود 5/3 میلیارد سال پیش مقدار زیادی آب در این منطقه وجود داشته است.

افزون بر این شهریور 1397 گزارشی توسط محققین مریخ در مجله nature astronomy وجود حداقل چهار دریاچه آب نمک در قطب جنوب مریخ را گفت. به طوری که مساحت دریاچه بزرگ 75000 کیلومتر مربع چیزی حدود 1 پانزدهم مساحت کشور آلمان گزارش شد. در سطح مریخ، فشار کم که ناشی از فقدان جو قابل توجه سیاره است وجود آب مایع را غیرممکن می کند. اما دانشمندان مدتی است که تصور می کنند ممکن است مقداری آب که از میلیارد ها سال گذشته در دریاچه ها و دریا ها وجود داشته است، در زیر سطح محبوس شده باشد. انتظار می رود کاوشگر پرسوپرنس که در تاریخ 1 اسفند 1399 بر سطح مریخ فرود آمده، تصاویر و نمونه های قابل قبولی به منظور بررسی بیشتر و دقیقتر در این مورد ارسال کند.

در ادامه محققان مریخ در مقاله ای که بهمن 1399 تحت عنوان دسترسی به منابع زیرسطحی یخ آب در عرض میانی شمالی مریخ در مجله nature astronomy چاپ شد، تحقیقات و داده های جمع آوری شده طی 20 سال گذشته ناسا را مورد بررسی قرار داده و گفتند در دسترس ترین یخ زیرسطحی منطقه ای در نیمکره شمالی زیر منطقه قطبی مریخ است. در سیاره زمین این منطقه جایی است که به کانادا و اروپا میرسیم و در مریخ دشت های Arcadia Planitia و دره های مملو از یخچال های طبیعی در Deuteronilus Mensae را شامل می شود.

این مناطق حد واسط مکانی برای یافتن بیشتر یخ آب (قطب ها) و جایی برای یافتر بیشترین نور خورشید و گرما (استوا) هستند. همچنین ارتفاعات میانی شمالی، ارتفاعات مطلوبی برای فرود به شمار می فرایند. از طرفی این سوال پیش می آید که آیا در مریخ ابر و به دنبال آن بارشی وجود دارد؟ محققین دانشگاه کلورادو بولدر گفتند برخلاف زمین که مولکول های آب در اطراف دانه های گرد نمک دریا و گرد و غبار هوا جمع می شوند و تشکیل ابر می دهد، و همچنین براساس مشاهدات اجرا شده توسط فضاپیمای ماون ناسا، در مریخ شهاب سنگ هایی که هر روزه به جو مریخ برخورد میکنند موجب ایجاد حجم بزرگی از گرد و غبار به نام دود شهاب meteor smoke در جو می شوند. این گرد و غبار ها می توانند به عنوان دانه هایی برای تشکیل ابر ها عمل کنند و مولکول های یخ آب را دور خود جمع کنند.

تصاویر گرفته شده توسط سطح نشین پثفایندر به عنوان اولین تصاویر ارسالی از ابر و مه موجود در سیاره را میتوان با مراجعه به وبسایت https://mars nasa. gov/MPF/science/clouds. html در شرایط متنوع مشاهده کرد، همچنین اخیرا تصاویر جالبی توسط مریخ نورد کیوریاسیتی (curiosity) از ابر ها منتشر شده است.

قابل ذکر است به دلیل شرایط جوی موجود هیچگونه بارشی به سطح نمی رسد و تبخیر می شود که این پدید virga نامیده میشود. در سطح مریخ نیز همانند سیاره خودمان شاهد وقایع جوی متنوع هستیم. به عنوان مثال هرساله هنگام انقلاب تابستانه مریخ، ابری از یخ آب در سمت کم باد ارسیا مونس، یکی از بزرگترین آتشفشان های غیرفعال مریخ تشکیل می شود. این ابر می تواند در طول حدود 1800 کیلومتر امتداد یابد. به طوری که محققان آن را ابر بلند ارسیا مونس (arsia mons) نامیده اند.

این ابر هر روز صبح در این فصل تشکیل شده و حدود 3 ساعت در امتداد طولی رشد یافته و سپس ناپدید می شود. از آن جایی که بیش از 95 درصد جو مریخ را دی اکسید کربن تشکیل میدهد و بخار آب یک گاز کمیاب است، محققین امیدوارند مشاهده این ابر در مورد چگونگی رفتار کربن دی اکسید کمک قابل توجهی کند.