بدون سپر محافظ مغناطیسی در اطراف مریخ، بادهای خورشیدی توانستهاند در طی میلیاردها سال، بخش زیادی از جو گازی آن را از بین ببرند. اما شواهدی در حال افزایش است که نشان میدهد مریخ زمانی دارای میدان مغناطیسی بوده است. دادههای مأموریت اینسایت (InSight) – یکی از کاوشگرهای سطح مریخ – این ایده را تأیید میکند، اما همزمان به ویژگی عجیبی نیز اشاره دارد: میدان مغناطیسی در گذشته ظاهراً فقط نیمکره جنوبی مریخ را پوشش میداده و نه شمال آن را.
یک تیم از مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تگزاس معتقد است که شاید دلیل این پدیده را یافته باشد. آنها در مقالهای جدید توضیح دادهاند که چگونه یک هسته کاملاً مذاب در مریخ میتوانسته باعث ایجاد میدانی نامتقارن مانند آنچه در دادههای اینسایت دیده شده، شود.
بر خلاف آنچه در مدرسه آموختهایم، هسته زمین بهطور کامل مذاب نیست. در واقع، هسته زمین از دو بخش مجزا تشکیل شده است: یک “هسته درونی” جامد و یک “هسته بیرونی” مذاب. هسته درونی به دلیل فشار بسیار زیاد روی آهن و نیکل موجود در آن، جامد باقی مانده است. بنابراین، میدان مغناطیسی که سراسر زمین را فرا گرفته، در واقع تنها توسط هسته بیرونی ایجاد میشود.
پژوهشگران مدتها تصور میکردند که در گذشته مریخ هم ساختاری مشابه زمین داشته؛ یعنی هسته درونی جامد و هسته بیرونی مذاب. حدود ۳.۹ میلیارد سال پیش، سنگهایی که در حین شکلگیری حوضههای برخوردی بزرگی مانند “هلاس” (Hellas) و “ایسیدیس” (Isidis) ایجاد شدهاند، در صورت وجود میدان مغناطیسی در آن زمان، باید هنگام سرد شدن مغناطیده میشدند. اما چون چنین چیزی مشاهده نمیشود، شواهدی اندک برای وجود میدان مغناطیسی قوی سراسری پس از آن زمان باقی مانده است. نظریه غالب این بود که با سرد شدن هسته سیاره، کل هسته جامد شده و به این ترتیب، فلز مذاب در حال چرخش – که عامل تولید میدان مغناطیسی است – از بین رفته است.
فریزر به مسئله زمان خاموش شدن دیناموی مریخ میپردازد
با این حال، ویژگی عجیبی در میدان مغناطیسی مریخ مشاهده شده: اختلاف شدید در شدت میدان بین نیمکره شمالی و جنوبی. این دوگانگی برای نخستین بار در مأموریت Mars Global Surveyor در سال ۱۳۷۶ دیده شد، و دادههای اینسایت نیز آن را به وضوح تأیید کردند.
برای توضیح این دوگانگی، فرضیههای مختلفی ارائه شدهاند: از برخوردهای بزرگ شهابسنگی گرفته تا فعالیتهای زمینساختی (تکتونیکی) موضعی در دورانهای اولیه. اما این فرضیهها بهطور گستردهای در جامعه علمی پذیرفته نشدهاند.
اینجاست که نظریه جدید چی یان (Chi Yan) از دانشگاه تگزاس و همکارانش وارد میشود. آنها توضیحی دو بخشی ارائه دادهاند: نخست اینکه هسته مریخ کاملاً مذاب بوده، و دوم اینکه اختلاف دمای شدید بین نیمکره شمالی و جنوبی باعث شده که گرما فقط از نیمکره جنوبی فرار کند.
میدانهای مغناطیسی میتوانند مصنوعی باشند – فریزر این موضوع را در اینجا بررسی میکند.
در مورد مریخ، یک هسته مذاب عامل اصلی فرآیندی به نام “دیناموی سیارهای” است؛ فرآیندی که میدان مغناطیسی در مقیاس سیارهای ایجاد میکند. در صورت داشتن هسته درونی جامد مانند زمین، اثر دینامو ممکن است به دلیل ناکارآمدی در دینامیک سیالات، مختل شود.
این نظریه همچنین میتواند توضیح دهد که چگونه شیب دمایی میتواند موجب استخراج ناهمسان گرما شود. اگر نیمکره جنوبی رسانایی گرمایی بسیار بیشتری داشته باشد، گرما بیشتر از آن خارج میشود و همین امر باعث به وجود آمدن چرخشی در هسته میشود که در نهایت میدان مغناطیسی را عمدتاً در سمت جنوبی تولید میکند.
برای اثبات نظریه خود، نویسندگان نسخهای مدلسازیشده از مریخ اولیه را با استفاده از یک ابررایانه در مرکز محاسبات پیشرفته مریلند (Maryland Advanced Research Computing Center) ساختند. آنها دینامیک سیالات و رسانایی حرارتی پوسته مریخ را تغییر دادند. نتایج نشان داد شرایطی که بیشترین انطباق را با دادههای اینسایت و Global Surveyor داشت، حالتی بود که هسته مریخ کاملاً مذاب بود و اختلاف زیادی در رسانایی حرارتی بین دو نیمکره وجود داشت.
حفظ هرگونه جو مصنوعی روی مریخ نیازمند وجود میدان مغناطیسی یا چیزی مشابه آن است.
همانند هر پژوهشی، هنوز کارهای زیادی باقی مانده است. نویسندگان پیشنهاد دادهاند که تحلیلهای بیشتری بر روی دادههای لرزهای اینسایت انجام شود تا مشخص شود آیا دادههایی وجود دارند که با نظریه هسته مذاب همراستا باشند یا نه. مسیرهای دیگر میتوانند شامل مدلسازیهای پیشرفتهتر برای طیف وسیعتری از شرایط داخلی و خارجی سیاره یا بررسی دقیقتر شهابسنگهای مریخی از مناطق و زمانهای مختلف باشند.
در حال حاضر، این نظریه جدید منطقی به نظر میرسد – یا بهتر بگوییم، به اندازهی آهن مذاب داغ است! اما همچنان نیاز به تحقیقات بیشتر برای اثبات این نظریه و نتایج آن در خصوص امکان حیات در مریخ وجود دارد.
