7 دقیقه
تحلیل لرزهای جدید، بقایای قطعات قشری حفظ‌شده را در عمق مریخ آشکار میکند
یک مطالعهٔ لرزهای تازه روی مریخ نشان میدهد که گوشتهٔ این سیاره شامل قطعات بزرگی از قشر با ترکیب متفاوت و کهن است — بازمانده‌هایی منجمد از دوران پرآشوب جوانی سیاره. با تحلیل موجهای صوتی ثبتشده توسط فرودگر InSight ناسا بین 2018 و 2022، پژوهشگران توزیع و ویژگی‌های مواد بین قشر سطحی مریخ و هستهٔ فلزی آن را بازسازی کردند. نتایج نشان میدهد که مریخ قطعاتی از قشر نخستین خود را بهصورت بلوکهای همگون تا چندین کیلومتر عرض حفظ کرده است، نشانه‌ای از برخوردهای شدید اولیه و سرد شدن سریع که به‌شدت با درونی مکرر بازیافت‌شدهٔ زمین تفاوت دارد.
روش‌های لرزهای و زمینهٔ مأموریت
فرودگر InSight ناسا یک زلزله‌سنج بسیار حساس به مریخ برد که برای پایش زلزله‌های مریخی و تکان‌های ناشی از برخوردها طراحی شده بود. موجهای لرزهای که توسط این رویدادها ایجاد می‌شوند در سرتاسر سیاره حرکت کرده و با موادی که از آنها می‌گذرند تغییر می‌کنند: سرعت، میرایی و الگوهای بازتاب بستگی به ترکیب، دما و حالت فیزیکی دارند. این ویژگی‌ها سبب می‌شود نظارت لرزهای مانند «رادیوگرافی صوتی» برای ساختارهای داخلی سیارات عمل کند.
به سرپرستی Constantinos Charalambous از Imperial College London، تیم پژوهشی بر هشت رویداد لرزهای به‌ویژه روشن از ثبت‌های InSight تمرکز کرد تا تغییرات کوچک‌مقیاس در گوشتهٔ مریخ را نقشهبرداری کند. با استفاده از مدل‌های انتشار موج، آنها نواحی غیرمعمولی را شناسایی کردند که با قطعات جداشده‌ای از مادهٔ قشری تمایز‌یافته درون گوشته سازگار بودند. بعضی از این ناهمگونی‌ها تا چهار کیلومتر (حدود 2.5 مایل) عرض دارند و خوشه‌هایی از قطعات کوچکتر نیز در نزدیکی مشاهده شد.
این قطعات چه چیزهایی دربارهٔ خشونت اوایل منظومهٔ شمسی می‌گویند
حضور بلوکهای قشری حفظ‌شده نشان میدهد که مریخ در دوران اولیهٔ خود با برخوردهای قدرتمند و دوره‌های ذوب سریع مواجه بوده است. در صد میلیون سال نخست پس از تشکیل، ناحیهٔ درونی منظومهٔ شمسی تحت سلطهٔ برخوردهای بزرگ و مکرر بود. آن برخوردها می‌توانستند اقیانوس‌های ماگمایی سرتاسری یا منطقه‌ای ایجاد کنند و مواد نزدیک به سطح را ذوب و بازفرآوری کنند. هرگاه اقیانوس‌های ماگما سرد شده و جامد می‌شدند، تمایز شیمیایی و مینرالوژیکی انواع سنگ‌های مجزا را تولید می‌کرد. برخوردهای بعدی و بازتشکیل قشر می‌توانست این بلوک‌ها را به گوشتهٔ سطحی دفن و مهروموم کند.
«این برخوردهای عظیم انرژی کافی برای ذوب بزرگ‌تری از سیارهٔ جوان را آزاد کردند و آن را به اقیانوس‌های ماگمایی وسیع تبدیل کردند،» Charalambous گفت. «وقتی آن اقیانوس‌های ماگما سرد و بلورین شدند، قطعاتی با ترکیب‌های متمایز برجا گذاشتند — و ما باور داریم همین‌ها را اکنون در عمق مریخ شناسایی کرده‌ایم.» این یافتهها دیدگاهی را تقویت میکند که تحول زمین‌شناسی اولیهٔ مریخ شامل بمباران شدید بوده، مشابه رویدادهایی که گمان می‌رود در شکل‌گیری ماه زمین نقش داشته‌اند.
پیامدها برای تکامل سیارات و قابل سکونت بودن
مریخ در چندین جنبه کلیدی با زمین تفاوت دارد که برای حفظ ساختارهای باستانی اهمیت دارد. بر خلاف زمین، مریخ دارای قشری یک‌تکه است که غالباً بهصورت «درب ساکن» توصیف می‌شود تا سامانه‌ای متحرک از صفحه‌های تکتونیکی. مریخ همچنین میدان مغناطیسی گسترده و پایدار تولیدشده توسط همرفت شدید هسته‌ای مانند زمین ندارد. این عوامل باعث اختلاط کند درونی می‌شوند: بدون تکتونیک صفحهای فعال و همرفت سریع گوشته، ناهمگونیهای شکل‌گرفتهٔ اولیه میتوانند برای میلیاردها سال باقی بمانند.
کشف ناهمگونی در گوشتهٔ مریخ پنجرهٔ بی‌سابقه‌ای به تکامل ترموشیمیایی یک سیارهٔ سنگی تحت سازوکار درب ساکن میدهد. این یافته مقایسهٔ مستقیمی با زمین فراهم میکند که در آن تکتونیک صفحهای و همرفت گوشته بخش عظیمی از ثبت زمین‌شناسی اولیه را مرتباً بازآرایی و محو می‌کنند. درک این ساختارهای حفظ‌شده میتواند مدل‌های خروج گرما، توزیع فرّارها، تشکیل قشر و شرایطی را که بر قابلیت سکونت بلندمدت سیارات سنگی تأثیر می‌گذارد، بهبود بخشد.
.avif)
سیاره‌شناسی تطبیقی: عطارد، زهره و زمین
از آن‌جا که زمین در میان سیارات خاکی به‌خاطر تکتونیک صفحهای منحصر به‌فرد است، ثبت مریخی به پرکردن خلأها برای جهان‌های درب ساکن مانند عطارد و زهره کمک میکند. اگر قطعات قشری اولیه میتوانند روی مریخ سالم بمانند، احتمالاً نگهداری مشابهی در عطارد یا زهره هم وجود داشته باشد — به‌شرطی که بازسازی سطحی یا فعالیت‌های آتشفشانی بعدی شواهد را محو نکرده باشند. این تفاوت‌ها پیش‌بینی‌ها دربارهٔ چگونگی سرد شدن و تکامل سیارات سنگی در سراسر منظومهٔ شمسی و در سامانه‌های فراخورشیدی را پالایش میکند.
دیدگاه کارشناسی
دکتر Elena Ruiz، ژئوفیزیک‌دان سیاره‌ای در یک مرکز پژوهشی دانشگاهی (توضیحات برای زمینه): «محدودیت‌های لرزهای از InSight دیدگاه ما نسبت به مریخ را از یک جسم زمین‌شناسی ساکن به سیاره‌ای با تاریخی حفظ‌شده و پیچیده تغییر داده‌اند. شناسایی قطعات قشری با مقیاس کیلومتری در گوشته تأیید میکند که درون مریخ محصولات تمایز ابتدایی را نگه داشته است. آن حفاظت یک ابزار قدرتمند است: این قطعات کپسول‌های زمانی‌اند که به ما اجازه می‌دهند شرایط دوران تجمع سیاره‌ای، برخوردهای عظیم و سفت‌شدن اقیانوس‌های ماگما را بررسی کنیم. مأموریتهای آینده که پوشش لرزهای را گسترش داده یا نمونه‌هایی مرتبط با این ساختارهای عمیق را بازمی‌گردانند، مدل‌های ما برای تکامل سیاره‌ای و قابل سکونت بودن را دقیق‌تر خواهند کرد.»
افق‌های آینده و فناوری‌ها
این مطالعه ارزش لرزه‌نگاری بلندمدت روی سیارات دیگر را برجسته میکند. توزیع زلزله‌سنج‌های بیشتر در سراسر مریخ تصویربرداری توموگرافیک گوشته را بهبود می‌بخشد و بین مدل‌های رقابتی اختلاط قشر-گوشته تمایز قائل می‌شود. روش‌های مکمل — نقشهبرداری گرانشی با وضوح بالا، بررسی‌های الکترومغناطیسی و بازگرداندن نمونه‌های هدفمند — میتوانند تفسیرهای لرزهای را تأیید کرده و زمینهٔ کانی‌شناسی و ژئوشیمیایی اضافه کنند.
پیشرفت‌های فناوری در زمینهٔ زلزله‌سنجی با نویز پایین، الگوریتم‌های تشخیص رویداد و وارونگی لرزهای سه‌بعدی برای این گام‌های بعدی حیاتی هستند. برای سیاره‌شناسی تطبیقی، مأموریت‌هایی به زهره و عطارد که شامل زلزله‌سنج یا ابزارهای ژئودتیک باشند، به‌ویژه ارزشمند خواهند بود تا بررسی کنند آیا ناهمگونیهای حفظ‌شدهٔ گوشته در میان جهان‌های درب ساکن رایج است یا خیر.
نتیجه‌گیری
دادههای لرزهای مأموریت InSight ناسا نشان میدهد که گوشتهٔ مریخ شامل قطعات بزرگی از قشر با ترکیب متمایز و کهن است که از زمان تشکیل سیاره، حدود 4.5 میلیارد سال پیش، حفظ شدهاند. این ناهمگونیهای «بلوک‌مانند» به دوران اوّلیه‌ای اشاره دارند که شاهد برخوردهای شدید، بلورین‌شدن اقیانوس‌های ماگما و دفن پسین بوده است — فرایندهایی که مریخ به‌خاطر تکتونیک درب ساکن و اختلاط محدود داخلی خود حفظ کرده است. این یافته رکورد مستقیم و نادری از تمایز ابتدایی سیاره‌ای فراهم می‌آورد و دادههای مقایسه‌ای حیاتی برای فهم چگونگی تکامل، سرد شدن و ایجاد شرایطی که ممکن است بر قابلیت سکونت در منظومهٔ شمسی و فراتر از آن تأثیر بگذارد، ارائه میدهد.
منبع: science
.avif)
نظرات