6 دقیقه
درون مریخ: یک ثبت محفوظ و بلوکی از برخوردهای نخستین
یک تیم بین‌المللی از دانشمندان سیاره‌ای با استفاده از داده‌های زمین‌لرزه‌شناسی درون عمیق مریخ را نقشه‌برداری کرده و قطعات بزرگی با ترکیب شیمیایی متمایز — بازمانده‌های پوستهٔ اولیهٔ سیاره — را که اکنون در گوشته جای گرفته‌اند، شناسایی کرده است. این بلوکهای محفوظ که برخی از آن‌ها تا حدود ۴ کیلومتر عرض دارند، به‌عنوان تکه‌های فسیلی‌شده‌ای تفسیر می‌شوند که در دوره‌ای پر برخورد در ۱۰۰ میلیون سال نخست تاریخ منظومهٔ شمسی شکل گرفته و دستخوش تغییر شدهاند.
پیش‌زمینهٔ علمی و چگونگی کشف
زلزلهشناسی ساختار زیرسطحی سیارات را از طریق ثبت نحوهٔ گذر و بازتاب امواج لرزهای ناشی از زلزلهها یا برخوردها در مواد مختلف بررسی میکند. فرودگر InSight ناسا که از ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۲ روی مریخ فعالیت می‌کرد، فهرستی از صدها زلزلهٔ مریخی و سیگنال‌های برخورد فراهم آورد که مانند یک سی‌تی‌اسکن صوتی عمل میکنند. با تحلیل دقیق هشت رویداد لرزهای واضح، پژوهشگران به رهبری کنستانتینوس خارا لمبوس (Imperial College London) توزیع سرعتهای لرزهای در گوشتهٔ مریخ را بازسازی کرده و نواحیی با ترکیب و ساختار متفاوت را شناسایی کردند.
به‌جای یک گوشتهٔ یکنواخت، مدل‌ها از ناهمگونیهای گسسته حکایت دارند: قطعات بزرگ و بلوکی از مادهٔ پوسته که به‌سمت پایین فرو رفته یا زیر سطح بازتشکیل‌یافته محبوس شدهاند. به گفتهٔ تیم، این بلوک‌ها احتمالاً زمانی شکل گرفته‌اند که برخوردهای عظیم حجم‌های بزرگی از سیارهٔ جوان را ذوب کرده و اقیانوس‌های مگمایی گسترده‌ای پدید آوردند. هنگامی که آن ورقه‌های مذاب سرد شده و بلورین شدند، لیتولوژی‌های شیمیایی متمایزی باقی گذاشتند که بعدها در جریان برخوردها و بازجامدگی تکه‌تکه شده و در گوشته نفوذ کردند.
«این برخوردهای عظیم انرژی کافی برای ذوب بخش‌های بزرگی از سیارهٔ جوان و تبدیل آن‌ها به اقیانوس‌های مگمایی وسیع آزاد کردند»، خارا لمبوس توضیح می‌دهد. «وقتی آن اقیانوس‌های مگمایی سرد و بلورین شدند، تکه‌های دارای ترکیب متمایزی را برجای گذاشتند — و ما معتقدیم اکنون همین تکه‌ها را در عمق مریخ شناسایی می‌کنیم.» بنابراین این تکه‌های محفوظ مانند کپسول‌های زمانی عمل میکنند که افت و خیزهای اولیهٔ افتراق سیاره‌ای و بمباران را ثبت کرده‌اند.
چرا مریخ این ساختارهای باستانی را حفظ میکند
مریخ از نظر تکاملی در صفحهٔ تکتونیکی و میدان مغناطیسی با زمین تفاوت چشمگیری دارد. در حالی که لیتوسفر زمین به صفحات تکتونیکی متحرک تقسیم شده و پیوسته مواد پوسته را به گوشته بازمی‌گرداند، به‌نظر می‌رسد مریخ تحت یک «درپوش راکد» عمل کرده — یک پوستهٔ خارجی منفرد و عمدتاً ساکن. همچنین امروز مریخ فاقد میدان مغناطیسی جهانی قوی است، که نشاندهندهٔ دینامیک هستهٔ متفاوتی است. بدون تکتونیک صفحهای فعال که ناهمگونیهای اولیه را محو کند، درون مریخ میتواند بازمانده‌های تشکیل آن را مدت‌مدیدی نگه دارد، طولانیتر از آنچه زمین قادر است.
پژوهشگران می‌نویسند که ناهمگونیهای محفوظ در گوشته «پنجره‌ای بی‌سابقه به تاریخ زمین‌شناسی و تکامل ترموشیمیایی یک سیارهٔ زمینی تحت درپوشی راکد فراهم میکنند»، حالتی که فکر می‌شود در میان سیارات صخره‌ای دیگر هم شایع باشد. یافتن چنین قطعات محفوظی در مریخ داده‌ای نادر برای مقایسهٔ تکامل سیارات در درون منظومهٔ شمسی، از جمله عطارد و زهره، فراهم می‌آورد که ساختارهای عمیق آن‌ها هنوز به‌خوبی تعیین نشده است.
پیامدها برای علم سیاره‌ای، قابل زیست بودن و اکتشافات آینده
این کشف بر چند حوزهٔ علم سیاره‌ای تأثیر می‌گذارد. نخست، از مدل‌هایی پشتیبانی میکند که برخوردهای عظیم اولیه نقش مهمی در تعیین ساختار درونی سیارات زمینی داشته‌اند، فرایندی که پیش از این برای توضیح برخورد تشکیل‌دهندهٔ ماه زمین پیشنهاد شده بود. دوم، پایداری بلوکهای شیمیایی متمایز در گوشتهٔ مریخ، انتقال گرما، شدت همرفت گوشته و بازهٔ زمانی‌ای که سیارات میتوانند دیناموهای مغناطیسی و شرایط قابل زیست سطحی را حفظ کنند محدود میکند.
برای مأموریت‌ها و ابزارها، این نتایج ارزش زمین‌لرزه‌شناسی برای اجرام کوچک‌تر را برجسته کرده و انگیزه‌ای برای ایجاد شبکهٔ لرزهای گستردهتر و پایدارتر روی مریخ فراهم می‌آورد. پوشش لرزهای متراکم‌تر اندازه، توزیع و ترکیب بلوکهای گوشته را دقیق‌تر میکند و فرضیه‌ها دربارهٔ اقیانوس‌های مگمایی اولیه و بازتشکیل پوسته را آزمایش می‌نماید.
فناوری‌های مرتبط و گامهای بعدی
اهداف آینده شامل استقرار چندین ایستگاه لرزهای در سرتاسر مریخ برای ساخت نقشههای سهبعدی از درون سیاره، آنالیزهای شیمیایی نمونه‌برداری‌شده یا در محل از تشکیلات سطحی باستانی برای پیوند دادن سنگ‌های سطحی به ناهمگونیهای عمیق، و بهبود مدلهای ذوب ناشی از برخورد و بازیافت پوسته است.
دیدگاه کارشناسی
دکتر النا مورنو، زمین‌شناس سیاره‌ای (داستانی)، اظهار می‌دارد: «شناسایی چنین قطعات بزرگ و محفوظ‌شده در گوشتهٔ مریخ مانند یافتن صفحاتی از نخستین کتاب تاریخ منظومهٔ شمسی است. این نشان می‌دهد که درون مریخ پس از شکل‌گیری به‌نرمی هم خورده است و شواهدی از فرایندهایی را حفظ کرده که روی زمین توسط تکتونیک صفحهای پاک شدهاند. برای مأموریت‌های آینده، افزودن ایستگاههای لرزهای بیشتر بهترین راه مستقیم برای گسترش این کشف به یک نقشهٔ جهانی از تکامل درونی مریخ است.»
نتیجه‌گیری
تحلیل لرزهای داده‌های مأموریت InSight ناسا نشان می‌دهد که گوشتهٔ مریخ حاوی بلوکهای فسیلی بزرگی از پوستهٔ باستانی است که توسط برخوردهای شدید اولیه تولید و بازچینش شدهاند. این قطعات که چند کیلومتری‌اند به این دلیل محفوظ ماندهاند که مریخ فاقد بازیافت پوستهای توسط تکتونیک صفحهای است که سوابق مشابه را روی زمین از بین برده است. این یافته مدلهای تشکیل سیارات را پالایش میکند، تاریخ‌های حرارتی و مغناطیسی را محدود می‌سازد و دلایل محکمی برای گسترش شبکه‌های لرزهای در مریخ جهت روشن‌تر کردن فصل‌های نخست تکامل سیارات زمینی ارائه می‌دهد.
منبع: sciencealert
.avif)
نظرات