8 دقیقه
یخچالهای پنهان مریخ: تصویری نوین در مقیاس جهانی
زیر دامنه‌های غبارآلود مریخ یخچال‌هایی شبیه به عسل منجمد قرار دارند، اما پژوهش‌های جدید نشان میدهد که این یخ‌ها از آنچه قبلاً تصور می‌شد بسیار خالص‌تر هستند اعتبار: Shutterstock
برای دهه‌ها دانشمندان سیاره‌ای دربارهٔ ترکیب جریان‌های لوباتۀ پوشیده از گرد و غبار که روی دامنهٔ کوه‌ها و درون دهانه‌های مریخی دیده می‌شوند، بحث کردند. این سازه‌ها شبیه جریان‌های گرانرو یخ‌زده به نظر می‌رسند و تا مدت‌ها بسیاری از پژوهشگران بر این گمان بودند که آنها عمدتاً از سنگ تشکیل شدهاند و تنها مقدار اندکی یخ در آنها وجود دارد. یک بازبینی استانداردشدهٔ جدید از دادههای راداری اکنون داستان دیگری را نشان میدهد: یخچالهای پوشیدهشده با آوار در سراسر مریخ بیش از ۸۰ درصد یخ آب به‌صورت حجمی در زیرسطح دارند. این خلوص بالا در سایتهای پراکندهٔ جغرافیایی مشابه به نظر می‌رسد و نشاندهندهٔ فرآیندهای مشترک شکل‌گیری و حفظ در مقیاس سیاره‌ای است.
این مطالعه که در مجله Icarus منتشر شد، توسط یووال استینبرگ (فارغ‌التحصیل اخیر، مؤسسهٔ علوم وایزمن) هدایت شد و هم‌نویسندگانی شامل اودد آهرونسون و آیزاک اسمیت (پژوهشگران ارشد در مؤسسهٔ علوم سیارات، با وابستگی به مؤسسهٔ وایزمن و دانشگاه یورک) دارد. با بازبینی چندین مکان با همان روش‌شناسی، تیم توانست ناسازگاری‌های پیشین را کاهش دهد و برآوردی سازگار و در سطح سیاره از خلوص یخچالها ارائه کند.
روش‌ها و داده‌ها: رادار، خواص دیالکتریک و SHARAD
حسگرهای از دور در مریخ به‌تنهایی از ظاهر سطحی نمی‌توانند ترکیب زیرسطحی را مستقیماً نشان دهند. پوشش‌های نازک از گرد و غبار و سنگ یخ زیرین را می‌پوشانند. برای کمّی‌سازی محتوای یخ، تیم رویکردی یکسان را به‌کار برد که دو خاصیت مواد مبتنی بر رادار را ترکیب می‌کرد: ثابت دیالکتریک و تانژانت اتلاف. ثابت دیالکتریک تعیین می‌کند که موج‌های رادار با چه سرعتی در ماده منتشر می‌شوند؛ تانژانت اتلاف نشان میدهد چه مقدار از انرژی رادار جذب شده و به گرما تبدیل می‌شود. این دو پارامتر در مدلهای معکوس به تخمین نسبت یخ به سنگ کمک میکنند حتی زمانی که یخ توسط لایه‌ای نازک از آوار پوشیده شده باشد.
ابزار راداری که برای بیشتر تحلیل‌ها استفاده شد، SHARAD (SHAllow RADar) سوار بر مدارگرد شناسایی مریخ ناسا بود. SHARAD مایکروویوها را به درون زیرسطح می‌فرستد و انعکاس‌ها از مرزهای بین مواد با خواص الکتریکی متفاوت را اندازهگیری می‌کند. استینبرگ و همکارانش پنج محل از یخچالهای پوشیدهشده با آوار را در هر دو نیمکره شناسایی کردند که بازتاب‌های SHARAD امکان اندازهگیری سازگار خواص دیالکتریک و تضعیف را فراهم می‌کرد. دو تا از این مکان‌ها تنها تحلیل‌های جزئی قبلی داشتند و یکی از آنها پیش از این مورد تحلیل قرار نگرفته بود، بنابراین به‌کارگیری همان روش در هر پنج مکان مقایسهٔ مستقیم را ممکن ساخت.
با رسیدگی یکسان به اندازه‌گیری‌های دیالکتریک و اتلاف، پژوهشگران نسبت‌های یخ به سنگ به‌طرز شگفت‌انگیزی مشابهی را در همهٔ سایت‌ها یافتند. حتی یخچال‌هایی که میان نیمکره‌ها و فواصل جغرافیایی قابل توجهی جدا شده بودند، کسرهای حداقلی یخ بیش از حدود ۸۰ درصد را نشان دادند. یکنواختی این نتایج نشاندهندهٔ یا یک دورهٔ یخبندان سراسری یا چندین دورهٔ یخبندان است که تحت شرایط اقلیمی و رسوب‌گذاری مشابه عمل کرده‌اند.
پیامدها برای اقلیم مریخ، تراز آب و کاوش
کشف اینکه بسیاری از یخچالهای مریخی بسیار غنی از یخ هستند، نحوهٔ برآورد دانشمندان از موجودی آب نزدیک‌سطحی سیاره را تغییر میدهد. اگر یخچالهای پوشیدهشده با آوار در سراسر مریخ خلوص بالایی داشته باشند، مخزن آب قابل‌دسترس بزرگ‌تر از آن است که مدل‌هایی که فرضیات نسبت‌های سنگی بالاتر را در نظر گرفته‌اند پیش‌بینی می‌کردند. این موضوع دو پیامد اصلی دارد:
- تاریخچهٔ اقلیم سیاره‌ای: ته‌نشین‌های یخی خالص که زیر لایه‌های نازک آوار حفظ شدهاند، نشاندهندهٔ شرایط سردی هستند که برای تجمع یخ و پایداری بلندمدت مناسب بوده‌اند. همسانی میان مناطق مختلف به محدودسازی پارامترهای جوی و مداری گذشته که باعث یخبندان شدهاند کمک می‌کند و مدلهای پالئوکلیم مریخ و توزیع یخ ناشی از تغییرات پیچ‌محوری را آگاه می‌کند.
- استفاده از منابع درجا (ISRU): برای مأموریتهای سرنشیندار آینده، استخراج محلی آب اهمیت حیاتی دارد. یخ‌های با خلوص بالا نیاز کمتری به پردازش برای تأمین آب قابل‌استفاده، اکسیژن و مواد اولیهٔ پیشران موشکی دارند. دانستن خلوص تقریبی و پراکندگی به برنامه‌ریزان مأموریت کمک می‌کند تا سایتهای فرود را اولویت‌بندی کرده و سیستمهای استخراجی طراحی کنند که از نظر جرم و انرژی بهینه باشند.
نویسندگان بر اهمیت استانداردسازی تحلیل‌ها تأکید میکنند تا بتوان دادههای ناهمگون را مقایسه کرد. همان‌طور که آیزاک اسمیت در مقاله اشاره کرد، مطالعات پیشین از تکنیک‌های مختلفی استفاده کرده بودند که ترکیب نتایج میان سایت‌ها را دشوار می‌ساخت. با پذیرفتن یک چارچوب یکپارچه مبتنی بر رادار، مطالعهٔ جدید یک خط مبنای قابل‌اعتماد برای پژوهش‌های بعدی و انتخاب سایتهای نامزد برای بررسی‌های مداری یا درجا فراهم می‌کند.
دیدگاه کارشناسی
دکتر لیلا مورنو، ژئوفیزیکدان سیاره‌ای (نمونهٔ فرضی اما نماینده)، اظهار داشت: نتیجهٔ اینکه یخچالهای پوشیدهشده با آوار در چندین مکان بیش از ۸۰ درصد یخ دارند، پیشرفتی بزرگ است. این نتیجه عدم قطعیت دربارهٔ آب نزدیک‌سطحی مریخ را کاهش میدهد و مسیرهای عملی برای ISRU در مأموریتهای انسانی را باز می‌کند. سازگاری میان نیمکره‌ها همچنین بازسازی‌های اقلیمی را ساده‌تر می‌کند چون نشاندهندهٔ فرآیندهای تکرارشونده به جای رویدادهای منفرد و ویژه است.
او افزود که ترکیب ثابت دیالکتریک و تانژانت اتلاف جفتی مقاوم برای شخصیت‌یابی زیرسطح است، اما بر ارزش مشاهدات تکمیلی تأکید کرد: تصویربرداری با وضوح بالا، نگاشت اینرسی حرارتی و، هرجا ممکن باشد، صوت‌نگاری کم‌عمق از فرودگرها یا مدارگردهای آینده برای بهبود برآوردها از ضخامت و خلوص.
گامهای بعدی و چشم‌انداز آینده
تیم پژوهشی قصد دارد با یافتن یخچالهای پوشیده‌شدهٔ بیشتری که در محدودهٔ حساسیت SHARAD قرار دارند و با به‌کارگیری همان روش استانداردشده، مطالعه را گسترش دهد. کارهای آینده می‌تواند دادههای سایر ابزارها (مثلاً تصویربردارهای HiRISE و CTX مدارگرد MRO، دادههای حرارتی THEMIS) را ادغام کند و مدلهای عددی جریان یخ و فرایندهای تصعید را وارد کند تا سن، ضخامت و دینامیک یخچالها بهتر محدود شود.
در بخش فناوری، رادارهای صوتی بهبود یافته بر مدارگردهای آینده با وضوح عمودی بالاتر و نویز پایین‌تر میتوانند پوشش‌های آواری نازکتر را نقشه‌برداری کرده و رسوبات کوچک‌تر را شناسایی کنند. فرودگر یا رُبات مجهز به رادار نفوذی زمینی، دریل‌ها یا حسگرهای حرارتی می‌تواند استنتاج‌های مداری را تأیید کرده و قابلیت‌سنجی استخراج را به‌طور مستقیم ارزیابی کند.
نتیجه‌گیری
یک بازتحلیل هماهنگ‌شده از دادههای راداری SHARAD نشان میدهد که یخچالهای پوشیدهشده با آوار در مریخ بسیار یخ‌دارتر از آن چیزی هستند که مطالعات محدود به سایتهای خاص قبلی نشان داده بودند. با کسرهای حداقلی یخ بالاتر از حدود ۸۰ درصد در چندین محل جغرافیایی متنوع، این توده‌ها نشاندهندهٔ یک مخزن آب نزدیک‌سطحی غیرمنتظره بزرگ و خالص هستند. این یافتهها مدلهای تاریخچهٔ اقلیمی مریخ را تصحیح میکنند، برآوردهای تراز آبی سیاره را بهبود می‌بخشند و اهمیت عملی برای کاوش انسانی و استفاده از منابع درجا دارند. ادامهٔ بررسی‌های راداری، مشاهدات تکمیلی و مأموریتهای هدفمند درجا برای نقشه‌برداری و مشخصه‌یابی این ویژگی‌های غنی از یخ در سراسر سیارهٔ سرخ ضروری خواهد بود.
منبع: scitechdaily
.avif)
نظرات