سیاره Mars سالهاست که یکی از بزرگترین معماهای منظومه شمسی به شمار میرود. دانشمندان میدانند که مریخ در گذشته بسیار متفاوتتر از امروز بوده است. شواهد علمی نشان میدهند که این سیاره زمانی دارای جو نسبتاً ضخیم، آب مایع و شاید حتی شرایطی مناسبتر برای شکلگیری حیات بوده است. اما اکنون مریخ به دنیایی سرد، خشک و بیابانی تبدیل شده که بخش زیادی از جو خود را از دست داده است. همین تغییرات عظیم باعث شده پژوهشگران سالها به دنبال یافتن علت اصلی نابودی جو و آب مریخ باشند.
یکی از مهمترین نظریههایی که دانشمندان مطرح کردهاند، نقش باد خورشیدی در تخریب تدریجی جو مریخ است. باد خورشیدی جریانی دائمی از ذرات باردار است که از سوی Sun به سراسر منظومه شمسی فرستاده میشود. زمین به لطف میدان مغناطیسی قدرتمند خود تا حد زیادی در برابر این ذرات محافظت میشود، اما مریخ میدان مغناطیسی جهانی و قدرتمندی مانند زمین ندارد. به همین دلیل، جو این سیاره در برابر حملات باد خورشیدی بسیار آسیبپذیر است.
اکنون پژوهش جدیدی که توسط دانشمندان دانشگاه وست ویرجینیا انجام شده و نتایج آن در مجله علمی Nature Communications منتشر شده، اطلاعات تازه و شگفتانگیزی درباره این فرایند ارائه کرده است. این تحقیق نشان میدهد که طوفانهای خورشیدی میتوانند تأثیر بسیار پیچیدهتر و شدیدتری بر جو مریخ داشته باشند؛ تأثیری که پیش از این بهطور کامل شناخته نشده بود.
دانشمندان در این مطالعه از دادههای فضاپیمای MAVEN استفاده کردند. این مدارگرد ناسا برای بررسی جو مریخ و نحوه از بین رفتن آن طراحی شده است. در تاریخ ۱۰ دسامبر ۲۰۲۳، این فضاپیما پدیدهای غیرعادی را در ارتفاع حدود ۱۸۵ کیلومتری از سطح مریخ ثبت کرد. چند ساعت پیش از آن، یک فوران عظیم تاج خورشیدی یا همان CME میانسیارهای به مریخ برخورد کرده بود.
فوران تاج خورشیدی نوعی انفجار بسیار بزرگ در خورشید است که حجم عظیمی از ذرات باردار و انرژی را به فضا پرتاب میکند. هنگامی که چنین طوفانی به سیارهای برخورد میکند، میتواند تأثیرات شدیدی بر میدان مغناطیسی و جو آن داشته باشد.
بر اساس دادههای MAVEN، پژوهشگران پنج ساختار عظیم را مشاهده کردند که به سمت یونوسفر مریخ حرکت میکردند. یونوسفر بخشی از جو بالایی سیاره است که ذرات آن بر اثر تابش خورشید یونیزه شدهاند. نکته جالب این بود که در بخشهایی از این ساختارها، چگالی پلاسما بین ۳۰ تا ۴۰ درصد کاهش یافته بود.
دانشمندان توضیح میدهند که این کاهش چگالی به دلیل فشرده شدن ذرات یونوسفری در جهت دنباله مریخ رخ داده است؛ فرایندی که ناشی از پدیدهای به نام اثر زوان-وُلف است. این اثر باعث میشود ذرات باردار تحت تأثیر فشار ناشی از باد خورشیدی به شکل خاصی جابهجا و فشرده شوند.
یکی از مهمترین نتایج این مطالعه آن است که این فرایند احتمالاً همیشه در یونوسفر مریخ در حال رخ دادن است، اما معمولاً ابزارهای عادی اندازهگیری پلاسما قادر به تشخیص آن نیستند. تنها به دلیل وقوع یک طوفان خورشیدی بسیار قدرتمند بود که پژوهشگران توانستند این پدیده را بهوضوح مشاهده کنند.
این کشف میتواند درک دانشمندان از نحوه نابودی تدریجی جو مریخ را تغییر دهد. اگر باد خورشیدی بهطور مداوم باعث جابهجایی و خروج ذرات جو شود، در طول میلیاردها سال میتواند بخش بزرگی از جو سیاره را از بین ببرد. همین موضوع احتمالاً یکی از دلایل اصلی تبدیل شدن مریخ از سیارهای نسبتاً مرطوب به دنیایی خشک و یخزده بوده است.
برخلاف زمین، مریخ فاقد یک میدان مغناطیسی جهانی قوی است. میدان مغناطیسی زمین مانند یک سپر محافظ عمل میکند و بخش بزرگی از ذرات پرانرژی خورشیدی را منحرف میسازد. اما در مریخ چنین حفاظی وجود ندارد و به همین دلیل فضای اطراف آن دائماً تحت تأثیر شرایط آبوهوای فضایی قرار میگیرد.
این موضوع نهتنها برای شناخت گذشته مریخ اهمیت دارد، بلکه برای مأموریتهای آینده انسانی به این سیاره نیز بسیار مهم است. فضانوردانی که در آینده به مریخ سفر خواهند کرد، باید در برابر تابشهای شدید خورشیدی و تغییرات خطرناک محیط فضایی محافظت شوند. اگر طوفانهای خورشیدی بتوانند چنین تغییرات بزرگی در جو بالایی مریخ ایجاد کنند، ممکن است مأموریتهای انسانی نیز با خطرات جدی روبهرو شوند.
پژوهشگران همچنین اشاره کردهاند که این فرایند احتمالاً فقط به مریخ محدود نیست. اجرام دیگری در منظومه شمسی که میدان مغناطیسی سراسری ندارند اما دارای یونوسفر هستند، ممکن است همین پدیده را تجربه کنند. از جمله این اجرام میتوان به Venus و قمر Titan اشاره کرد.
به همین دلیل، این کشف میتواند تأثیر گستردهای بر درک دانشمندان از تعامل باد خورشیدی با سیارات و قمرهای بدون میدان مغناطیسی داشته باشد. هرچه پژوهشها درباره مریخ و دیگر جهانهای منظومه شمسی بیشتر شود، دانشمندان تصویر دقیقتری از گذشته، حال و حتی آینده این اجرام به دست خواهند آورد.
