با وجود تمام اطلاعاتی که در دهه‌های اخیر درباره مریخ به دست آورده‌ایم، این سیاره همچنان رازآلود باقی مانده است. بیشتر این اسرار پیرامون حیات و اینکه آیا این سیاره تاکنون از حیات پشتیبانی کرده یا نه، متمرکز است. اما مریخ ما را با اسرار بنیادی‌تری نیز درگیر می‌کند.
یکی از این اسرار، “دوگانگی مریخی” است: چرا نیمکره‌های شمالی و جنوبی مریخ تا این اندازه متفاوت هستند؟
برای دلایلی که هنوز مشخص نشده‌اند، نیمکره جنوبی مریخ عمدتاً از ارتفاعات مرتفع تشکیل شده و ارتفاع آن حدود ۵ کیلومتر (۳ مایل) بیشتر از نیمکره شمالی است. نیمکره جنوبی همچنین پوسته ضخیم‌تر، قدمت بیشتر و تعداد زیادی دهانه برخوردی دارد.
در مقابل، نیمکره شمالی یک دشت وسیع و صاف با پوسته‌ای نازک‌تر و تعداد کمتری دهانه برخوردی است. همچنین، میدان مغناطیسی این نیمکره نسبت به جنوب ضعیف‌تر است.
دانشمندان مدت‌هاست که این دوگانگی را بررسی کرده و دلایل مختلفی برای آن مطرح کرده‌اند. یکی از نظریه‌های اصلی شامل یک برخورد عظیم است. برخی پژوهشگران با استفاده از مدل‌سازی‌های ژئوفیزیکی پیشنهاد داده‌اند که یک جسم به اندازه پلوتو در اوایل تاریخ مریخ به آن برخورد کرده است. این برخورد می‌توانست نیمکره شمالی را به یک حوضه بزرگ برخوردی تبدیل کند.
گروه دیگری از پژوهشگران بر این باورند که فرایندهای داخلی (اندوژنیک) سیاره مانند تکتونیک صفحه‌ای یا همرفت در گوشته باعث این دوگانگی شده‌اند.
به هر حال، دوگانگی مریخی برای درک مریخ بنیادین است. نمی‌توانیم تکامل این سیاره را بدون حل این معما بفهمیم. به همین دلیل ناسا و سازمان فضایی آلمان (DLR) فضاپیمای اینسایت را در نوامبر ۲۰۱۸ به سطح مریخ فرستادند.
نام این کاوشگر به معنی “کاوش داخلی با استفاده از تحقیقات لرزه‌ای، ژئودزی و انتقال گرما” است. یکی از ابزارهای اینسایت، SEIS (آزمایش لرزه‌ای برای ساختار داخلی) بود. SEIS به دانشمندان کمک کرد صدها زمین‌لرزه مریخی را شناسایی و اندازه‌گیری کنند، ضخامت پوسته را محاسبه کرده و گوشته مریخ را بررسی کنند. داده‌های اینسایت همچنین به تعیین اندازه هسته مریخ کمک کردند.
دانشمندان هنوز در حال تحلیل داده‌های اینسایت هستند و یک مقاله جدید در مجله نامه‌های تحقیقات ژئوفیزیکی AGU منتشر شده است که نشان می‌دهد همرفت گوشته مریخ عامل دوگانگی این سیاره است. این مقاله با عنوان “محدودیت‌هایی بر منشأ دوگانگی مریخی از زمین‌لرزه‌های ارتفاعات جنوبی مریخ” توسط ویجیا سان از آکادمی علوم چین و هروویه تکالچیک از دانشگاه ملی استرالیا نوشته شده است.
آنها دوگانگی مریخی را این‌گونه توضیح داده‌اند: “دوگانگی نیمکره‌ای مریخ با تفاوت‌های قابل‌توجه در ارتفاع و ضخامت پوسته میان دشت‌های شمالی و ارتفاعات جنوبی مشخص می‌شود.” این تفاوت ارتفاع تقریباً معادل ارتفاع بلندترین کوه‌های زمین است.
این پژوهش بر اساس دسته‌ای از زمین‌لرزه‌های مریخی در منطقه ترا سیمریا در ارتفاعات جنوبی انجام شده است. پروفسور تکالچیک می‌گوید: “ما داده‌های لرزه‌ای از زمین‌لرزه‌های با فرکانس پایین ثبت‌شده توسط اینسایت را تحلیل کردیم و توانستیم محل شش زمین‌لرزه که پیش‌تر شناسایی شده اما مکان‌یابی نشده بودند را در ارتفاعات جنوبی، منطقه ترا سیمریا، تعیین کنیم.”
این زمین‌لرزه‌ها داده‌های جدیدی از مناطقی که پیش‌تر بررسی نشده بودند فراهم کردند. این امر به پژوهشگران امکان داد داده‌ها را با مناطق دیگر، به‌ویژه منطقه سرابروس فوسا در دشت‌های شمالی، مقایسه کنند.
سرابروس فوسا شامل رشته‌ای از شکاف‌های تقریباً موازی در مریخ است. دانشمندان معتقدند این شکاف‌ها توسط آتشفشان‌های ثارسیس در شرق و الیسیوم در غرب ایجاد شده‌اند.
تصویر سمت راست Cerberus Fossae را در زمینه‌ای گسترده‌تر نشان می‌دهد. اعتبار تصویر: تیم علمی MGS MOLA ناسا.
پژوهشگران با داده‌های لرزه‌ای اینسایت کار کردند و نسبت سیگنال به نویز را بهبود دادند. این بهبود به آنها امکان داد محل زمین‌لرزه‌ها را دقیق‌تر تعیین کنند. آنها نوشتند: “ما نسبت سیگنال به نویز را بهبود دادیم و مکان زمین‌لرزه‌های با فرکانس پایین ثبت‌شده در طول مأموریت اینسایت را مشخص کردیم.”
آنها از روشی به نام “نسبت طیفی” برای تعیین کیفیت امواج لرزه‌ای استفاده کردند. این کیفیت نشان‌دهنده سرعت از دست رفتن انرژی امواج لرزه‌ای هنگام عبور از درون مریخ است. این ویژگی به صورت مقداری به نام “Q” بیان می‌شود که میان منطقه سرابروس فوسا و ترا سیمریا متفاوت است.
پژوهشگران نتیجه گرفتند که همرفت گوشته نقشی کلیدی در تشکیل دوگانگی مریخی ایفا می‌کند و داده‌های لرزه‌ای این نتیجه را تقویت می‌کند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که دمای بالاتر و همرفت شدیدتر در زیر ارتفاعات جنوبی ممکن است عامل اصلی این پدیده باشد.
