كشفت دراسة سطح وجو كوكب المريخ بعض الأسرار القديمة. بفضل جهود حب الاستطلاع روفر ومهمات أخرى ، يدرك العلماء الآن حقيقة أن المياه كانت تتدفق على كوكب المريخ ذات مرة وأن الغلاف الجوي كان أكثر كثافة. لقد تمكنوا أيضًا من استنتاج ما أدت إليه الميكانيكا من استنفاد هذا الجو ، الأمر الذي حوله إلى بيئة باردة وجافة نشهدها هناك اليوم.
في الوقت نفسه ، أدى ذلك إلى مفارقة مثيرة للفضول إلى حد ما. بشكل أساسي ، يعتقد أن المريخ كان يحتوي على مياه دافئة ومتدفقة على سطحه في وقت كانت فيه الشمس ثلث ما هو عليه اليوم. وهذا يتطلب أن يكون للغلاف الجوي للمريخ ثاني أكسيد كربون وافر من أجل الحفاظ على سطحه دافئًا بما فيه الكفاية. ولكن استنادًا إلى أحدث نتائج Curiosity Rover ، لا يبدو أن هذا هو الحال.
كانت هذه النتائج جزءًا من تحليل للبيانات المأخوذة بواسطة أداة Curiosity's Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraction (CheMin) ، والتي تم استخدامها لدراسة المحتوى المعدني لعينات الحفر في Gale Crater. تم نشر نتائج هذا التحليل مؤخرًا في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلومحيث أشار فريق البحث إلى عدم وجود آثار للكربونات في أي عينات مأخوذة من قاع البحيرة القديمة.
لتحليلها ، تم جمع الأدلة من قبل حب الاستطلاع (وعدد كبير من المركبات المتجوّلة الأخرى والهبوط والمدارين) دفع العلماء إلى استنتاج أنه قبل حوالي 3.5 مليار سنة ، كان سطح المريخ يحتوي على بحيرات وأنهار متدفقة. وقد حددوا أيضًا ، بفضل العينات العديدة التي تم أخذها حب الاستطلاع منذ أن هبطت في Gale Crater في عام 2011 ، كانت هذه الميزة الجيولوجية عبارة عن فراش بحيرة تم ملؤه تدريجيًا بالرواسب الرسوبية.
ومع ذلك ، لكي يكون المريخ دافئًا بما يكفي لوجود الماء السائل ، كان يجب أن يحتوي غلافه الجوي على كمية معينة من ثاني أكسيد الكربون - مما يوفر تأثيرًا كافيًا للاحتباس الحراري للتعويض عن انخفاض حرارة الشمس. نظرًا لأن عينات الصخور في Gale Crater تعمل كسجل جيولوجي لما كانت عليه الظروف منذ مليارات السنين ، فمن المؤكد أنها ستحتوي على الكثير من معادن الكربونات إذا كان هذا هو الحال.
الكربونات هي معادن تنتج عن اندماج ثاني أكسيد الكربون مع أيونات موجبة الشحنة (مثل المغنيسيوم والحديد) في الماء. نظرًا لأنه تم العثور على هذه الأيونات بشكل جيد في عينات من صخور المريخ ، وأظهر التحليل اللاحق أن الظروف لم تصبح حمضية أبدًا لدرجة أن الكربونات قد تذوبت ، فلا يوجد سبب واضح لعدم ظهورها. .
جنبا إلى جنب مع فريقه ، قام توماس بريستو - الباحث الرئيسي لأداة CheMin على الفضول - بحساب الحد الأدنى من كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، وكيف يمكن أن يشير ذلك إلى مستويات الكربونات الموجودة في صخور المريخ اليوم. ثم قاموا بفرز بيانات صك CheMin عبر السنوات لمعرفة ما إذا كانت هناك أي مؤشرات على هذه المعادن.
ولكن كما أوضح في بيان صحفي صدر مؤخرا عن وكالة ناسا ، فإن النتائج ببساطة لم ترق إلى مستوى:
"لقد تأثرنا بشكل خاص بغياب معادن الكربونات في الصخور الرسوبية التي فحصها المسبار. سيكون من الصعب حقًا الحصول على الماء السائل حتى لو كان هناك ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مائة مرة أكثر مما تخبرنا به الأدلة المعدنية في الصخور ".
في النهاية ، لم يتمكن Bristow وفريقه من العثور على كميات ضئيلة من الكربونات في عينات الصخور التي قاموا بتحليلها. حتى لو لم يكن هناك سوى بضع عشرات المليبار من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عندما كانت هناك بحيرة في Gale Crater ، لكانت قد أنتجت ما يكفي من الكربونات ليقوم بها Curiosity's CheMin. يضيف هذا الاكتشاف الأخير إلى المفارقة التي ابتليت بها باحثو المريخ لسنوات.
في الأساس ، لاحظ الباحثون أن هناك تناقضًا خطيرًا بين ما تشير إليه السمات السطحية حول ماضي المريخ ، وما يجب أن تقوله الأدلة الكيميائية والجيولوجية. لا يوجد فقط الكثير من الأدلة على أن الكوكب كان لديه جو أكثر كثافة في الماضي ، فقد أسفر أكثر من أربعة عقود من التصوير المداري (وسنوات من البيانات السطحية) عن أدلة جيومورفولوجية وافرة على أن المريخ كان ذات مرة مياه سطحية ودورة هيدرولوجية نشطة.
ومع ذلك ، لا يزال العلماء يكافحون من أجل إنتاج نماذج تظهر كيف كان مناخ المريخ يمكن أن يحافظ على أنواع الظروف اللازمة لذلك. كان النموذج الوحيد الناجح حتى الآن هو النموذج الذي احتوى فيه الغلاف الجوي على كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين. لسوء الحظ ، يبقى تفسير كيفية إنشاء هذا الجو واستدامته بعيد المنال.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأدلة الجيولوجية والكيميائية لمثل هذا الجو الموجود منذ مليارات السنين كانت قليلة أيضًا. في الماضي ، كانت استطلاعات المدارات غير قادرة على العثور على أدلة على معادن الكربونات على سطح المريخ. كان من المأمول أن تكون المهام السطحية ، مثل الفضول ، قادرة على حل ذلك عن طريق أخذ عينات من التربة والحفر حيث كان معروفًا وجود المياه.
ولكن كما أوضح بريستو ، فقد أغلقت دراسة فريقه الباب فعليًا على هذا:
"لقد كان لغزا لماذا لم يتم رؤية الكثير من الكربونات من المدار. يمكنك الخروج من المأزق بقولك أن الكربونات ربما لا تزال موجودة ، لكننا لا نستطيع رؤيتها من المدار لأنها مغطاة بالغبار ، أو مدفونة ، أو أننا لا ننظر في المكان الصحيح. نتائج الفضول تجلب المفارقة إلى التركيز. هذه هي المرة الأولى التي نتحقق فيها من وجود كربونات على الأرض في صخرة نعرف أنها تشكلت من رواسب مترسبة تحت الماء ".
هناك عدة تفسيرات محتملة لهذه المفارقة. من ناحية ، جادل بعض العلماء بأن بحيرة Gale Crater Lake ربما لم تكن جسمًا مفتوحًا من الماء وربما كانت مغطاة بالجليد ، والتي كانت رقيقة بما يكفي للسماح بمرور الرواسب. المشكلة في هذا التفسير أنه إذا كان هذا صحيحًا ، فستكون هناك مؤشرات واضحة متبقية - والتي ستشمل الشقوق العميقة في الصخور الرسوبية الناعمة.
ولكن بما أنه لم يتم العثور على هذه المؤشرات ، يترك العلماء مع خطين من الأدلة التي لا تتطابق. كما قال اشوين فاسافادا ، عالم مشروع Curiosity:
"إن اجتياز الفضول عبر المجاري المائية ، والدلتا ، ومئات الأقدام الرأسية من الطين المودعة في البحيرات القديمة يستدعي نظامًا هيدرولوجيًا قويًا يوفر الماء والرواسب لإنشاء الصخور التي نجدها. كان ثاني أكسيد الكربون ، الممزوج بغازات أخرى مثل الهيدروجين ، المرشح الرئيسي لتأثير الاحترار اللازم لمثل هذا النظام. يبدو أن هذه النتيجة المفاجئة ستخرجها من السباق ".
لحسن الحظ ، فإن التناقضات في العلوم هي التي تسمح بتطوير نظريات جديدة وأفضل. وبينما يستمر استكشاف سطح المريخ - مما سيستفيد من وصول نهر المريخ ExoMars و ال مارس 2020 البعثات في السنوات القادمة - يمكننا أن نتوقع ظهور أدلة إضافية. نأمل أن يساعد في تحديد الطريق نحو حل لهذه المفارقة ، ولن يعقد نظرياتنا أكثر!
