كان علماء الفلك المصريون القدماء يعرفون المريخ “هير ديشر”، أي “الأحمر”، لكن قبل مليارات السنين، ربما كان وجود الماء السائل والغلاف الجوي يجعل من المريخ أكثر شبهًا بالعالم الأزرق منه بالكوكب الأحمر الجاف.
تكشف القياسات الجديدة من مسبار ناسا MAVEN، الذي يدور حول المريخ، عن صلة هذا الماضي المائي بعملية فقدان الغلاف الجوي القوي في الطبقات العليا للكوكب.
تشير النتائج إلى أن الغلاف الجوي كان يتسرب إلى الفضاء على مدى مليارات السنين، ما يفسر كيف تحوّل المريخ من عالم أزرق إلى صحراء حمراء.
من السماء الزرقاء إلى الغبار الأحمر
قاد هذا البحث شانون كاري، عالمة الفيزياء الكوكبية بجامعة كولورادو بولدر والمحققة الرئيسية لمهمة MAVEN التابعة لناسا.
يركز عملها على كيفية تجريد الرياح الشمسية والإشعاع للغلاف الجوي للكواكب عبر الزمن، اليوم، يبلغ نصف حجم المريخ نصف حجم الأرض، ويبلغ نصف قطره 2,106 أميال، ويستمر يومه 24.6 ساعة.
يميل محور دوران المريخ، ما يمنحه فصولًا أطول من الأرض، حيث يستغرق الكوكب 687 يومًا أرضيًا ليكمل دورة حول الشمس.
يدور المريخ بمسافة 1.5 وحدة فلكية من الشمس، وتستغرق أشعة الشمس حوالي 13 دقيقة للوصول إلى غلافه الجوي العلوي.
عندما كان للمريخ غلاف جوي
تكشف الصور المدارية عن وديان أنهار قديمة وأحواض بحيرات ونظام أكانين يزيد طوله عن 3,000 ميل محفور في القشرة، هذه التضاريس يصعب تفسيرها بدون وجود مياه سطحية مستمرة تحت سماء أكثر كثافة.
في خط الاستواء، قام مسبار كوريورسيتي بالحفر في صخور طينية دقيقة الحبيبات في خليج يلوكايفر داخل فوهة جيل، لتسجيل بحيرة قديمة ذات pH متوازن، منخفضة الملوحة، وغنية بالمواد الكيميائية الأساسية التي يمكن أن تستفيد منها الميكروبات البسيطة.
في الشمال، يستكشف مسبار بيرسيفيرنس دلتا قديمة، تجمع رواسب نهرية كانت تغذي بحيرة فوهة جيزيرو، اختار العلماء هذا الموقع لأن الدلتا تميل إلى حفظ الجزيئات العضوية والرواسب الدقيقة التي قد تحتوي آثار حياة ميكروبية قديمة.
تاريخ الماء على المريخ
معًا، تكشف بحيرة جيل ونظام الأنهار في جيزيرو أن أجزاء من المريخ كانت تغطيها مياه سطحية كبيرة لفترات طويلة، مع وجود هواء أكثر كثافة وبخار ماء أعلى، كانت تلك البحيرات وربما بحار صغيرة تجعل الكوكب يبدو أكثر زرقة وشبهًا بالأرض من الفضاء.
توفر هذه الظروف، مياه متعادلة، ملوحة معتدلة، وطاقة كيميائية متاحة، أساسًا للعديد من الميكروبات كما على الأرض، اكتشاف ذلك في صخور المريخ، حتى من بحيرة قديمة واحدة، يحافظ على تركيز علماء الحياة على ما قد تحفظه البيئات المجاورة من دلائل.
كيف فقد المريخ غلافه الجوي
ربما كان للمريخ في بداياته مغناطيسية كوكبية عالمية تحميه من الجسيمات المشحونة الشمسية، عند فقدان هذا الحقل قبل أكثر من 4 مليارات سنة، تعرض الغلاف الجوي العلوي بالكامل لقوة الرياح الشمسية.
تعد عملية “النبذ الجوي” إحدى العمليات الرئيسية، حيث تصطدم الجسيمات النشطة بذرات الغلاف الجوي وتدفعها إلى الفضاء، على المريخ، هذه الجسيمات هي أيونات ثقيلة من الرياح الشمسية تصطدم بالغلاف العلوي على طول خطوط المجال المغناطيسي.
كما تظهر مراقبات MAVEN أن جزيئات الماء التي تصل إلى الطبقات العليا تتحلل، مطلقةً الهيدروجين الذي يهرب إلى الفضاء، خصوصًا خلال العواصف الترابية وفصول محددة.
رصد النبذ الجوي مباشرًا
استخدمت كاري وزملاؤها قياسات الأرجون من MAVEN لرسم خرائط للنشاط الحالي للنبذ الجوي على المريخ.
وأظهرت النتائج أن أيونات الرياح الشمسية تواصل ضرب الذرات، مؤكدة عملية كانت قد استُنتجت فقط سابقًا من نسب النظائر.
بتطبيق معدل النبذ الحالي على نماذج الرياح الشمسية الأقوى للشمس الشابة، يعتقد الباحثون أن جزءًا كبيرًا من الغلاف الجوي الأصلي أُزيل، مما خفض الضغط السطحي واستحالت بقاء المياه السائلة طويلًا على الأرض.
من الهواء الكثيف إلى البرودة القاسية
اليوم، الغلاف الجوي للمريخ رقيق جدًا، مكون في الغالب من ثاني أكسيد الكربون، مع نسب ضئيلة من النيتروجين، الأرجون، والأكسجين، مع قلة الهواء، يظهر السماء غائمة محمرة بسبب الغبار المعلق، ويصل الإشعاع الفضائي الضار إلى السطح بسهولة أكبر من الأرض.
تتراوح درجات الحرارة السطحية من 70°F في أيام نادرة دافئة إلى −225°F عند القطبين، وحتى عند خط الاستواء، قد تصل الحرارة على سطح القدم إلى 75°F بينما تكون عند الرأس أقل من التجمد.
لم يعد للمريخ مجال مغناطيسي عالمي، وتبقى فقط بقع من القشرة في المرتفعات الجنوبية ممغنطة بقوة، بقايا زمن كان فيه جوف الكوكب أكثر نشاطًا.
دروس من الغلاف الجوي للمريخ
القصة الناشئة هي لكوكب بدأ ببحيرات زرقاء وربما بحار صغيرة، ثم فقد الظروف التي حافظت على المياه على سطحه، ربما اقتصر قابليته للحياة على الفترة التي كان الغلاف الجوي فيها أكثر كثافة، عندما كانت البحيرات وأنظمة الأنهار لا تزال نشطة.
تركز مهمات كوريورسيتي وبيرسيفيرنس وMAVEN على تحديد مدة هذه النافذة من خلال دراسة الكيمياء المحبوسة في الطين والملح والغلاف الجوي العلوي.
إذا كشفت العينات يومًا عن مؤشرات حيوية واضحة، فإنها ستثبت ليس فقط أن الحياة وُجدت يومًا على المريخ، بل وأن لديها الوقت والاستقرار الكافيين لتتطور.
كما يساعد فهم تحول المريخ من عالم أزرق إلى صحراء حمراء الباحثين على تقييم إمكانية احتفاظ الكواكب الخارجية بالغلاف الجوي والمياه السطحية، ويذكّرنا بأن المناخ الكوكبي المستقر يمكن أن يكون هشًا إذا لم تتوازن الحماية المغناطيسية والنشاط الشمسي والحرارة الداخلية.
