داده‌های تازه راداری امید به وجود آب مایع زیر سطح مریخ را کم‌رنگ کرد

احتمالاً شرکت Pepperidge Farm هم آن را به خاطر دارد، و هر کسی در آن شرکت که به اکتشافات فضایی علاقه‌مند باشد، حالا از شنیدن خبر جدیدی که منتشر شده ناامید خواهد شد. زیرا هرچه باعث ایجاد آن سیگنال راداری شده بود، با احتمال بسیار زیاد اصلاً یک دریاچه نبوده است. این نتیجه‌گیری حاصل داده‌های تازه‌ای است که از فضاپیمای مدارگرد شناسایی مریخ (MRO) جمع‌آوری شده و اخیراً توسط «گرت مورگان» از مؤسسه علوم سیاره‌ای و همکارانش در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده است.

در سال ۲۰۱۸ ابزار MARSIS (رادار پیشرفته مریخ برای بررسی زیرسطح و یون‌سپهر) که روی مدارگرد Mars Express قرار دارد، یک سیگنال غیرمنتظره ثبت کرد. این رادار در زیر لایه‌های یخی قطب جنوب مریخ، بازتابی بسیار قوی و غیرعادی در فرکانس‌های ۱٫۸ تا ۵ مگاهرتز مشاهده کرد. پژوهشگران MARSIS این بازتاب قوی را نشانه‌ای از وجود احتمالی آب مایع در اعماق مریخ تفسیر کردند؛ تفسیری که موجی گسترده از بحث‌ها و گمانه‌زنی‌ها را درباره چگونگی شکل‌گیری چنین دریاچه‌ی زیرزمینی در سیاره‌ای به این سردی برانگیخت.

در همان زمان مدارگردهای دیگری نیز در اطراف مریخ فعالیت می‌کردند، از جمله مدارگرد MRO. با این حال، هر چقدر اپراتورهای این مأموریت تلاش کردند، ابزار SHARAD (رادار کم‌عمق) نتوانست تصویر واضحی از زیر لایه‌های یخ به دست آورد. دلیل اصلی این مشکل، فرکانس بسیار بالاتر SHARAD نسبت به MARSIS بود. این ابزار در بازه ۱۵ تا ۲۵ مگاهرتز کار می‌کرد، که اگرچه وضوح بالاتری ارائه می‌دهد، اما توانایی آن برای نفوذ عمیق در سطح به‌ویژه زمانی که با یخ آب روبه‌روست، کاهش می‌یابد.

اما پس از ۲۰ سال خدمت MRO، ارتقای بسیار مهمی در عملکرد رادار آن انجام شد. SHARAD پیش‌تر روی «پشت» مدارگرد نصب شده بود؛ یعنی بدنه فلزی فضاپیما میان رادار و سطح مریخ قرار می‌گرفت. این موضوع باعث کاهش شدید توان سیگنال بازتابی—گاهی تا ۱۰ دسی‌بل—می‌شد؛ مقداری که با در نظر گرفتن ماهیت نمایی توان الکترومغناطیسی، بسیار قابل توجه است.

در ماه ژوئن، گزارش شد که MRO نخستین مانور موفق «چرخش بسیار بزرگ» یا VLR را انجام داده است. طی این مانور، فضاپیما ۱۲۰ درجه حول محور خود می‌چرخد تا SHARAD مستقیماً رو به سطح مریخ قرار گیرد و بدنه فضاپیما از مسیر سیگنال کنار رود. این مانور در سال‌های اولیه مأموریت بسیار خطرناک تلقی می‌شد، اما اکنون که MRO در مرحله «مأموریت تمدیدشده» است، مدیران پروژه تصمیم گرفتند ریسک بیشتری را بپذیرند.

به نظر می‌رسد این ریسک نتیجه داده است. تنها چند ماه پس از نخستین مانور VLR، SHARAD توانست تصویر بسیار واضح‌تری از بخش‌های زیرسطحی قطب جنوب مریخ تولید کند. اما یافته‌ها ناامیدکننده بودند: هیچ بازتاب درخشانی مشاهده نشد—حتی با وجود اینکه اکنون رادار قادر بود تا ۱٫۵ کیلومتر عمیق‌تر از گذشته به درون یخ نفوذ کند. این نبودِ بازتاب قوی، نشانه‌ای روشن است از اینکه احتمالاً اصلاً در آن منطقه هیچ آب مایعی وجود ندارد.

یکی از نکات کلیدی داده‌های MARSIS در سال ۲۰۱۸ این بود که بازتاب زیر سطح، بسیار قوی‌تر از بازتاب سطحی بود؛ ویژگی‌ای که معمولاً به وجود آب مایع نسبت داده می‌شود. اما SHARAD تنها بازتابی حدود یک‌هزارم بازتاب سطحی ثبت کرد—یعنی تقریباً هیچ.

برای توضیح این اختلاف بزرگ، مهندسان MRO دو فرضیه را بررسی کردند.

نخستین فرضیه:
آیا ممکن است یخ قطبی هنوز هم سیگنال‌های فرکانس بالای SHARAD را بیش از حد جذب کرده باشد و مانع رسیدن رادار به عمق لازم برای تشخیص آب مایع شده باشد؟ مهندسان با مقایسه کاهش سیگنال در نزدیکی منطقه ادعایی «دریاچه» با سایر مناطق، نشان دادند که هیچ‌گونه جذب یا تضعیف غیرعادی وجود ندارد. بنابراین این فرضیه رد شد.

فرضیه دوم—و محتمل‌تر—این بود که چیزی که MARSIS به عنوان «دریاچه» دیده بود، در واقع سطحی از سنگ خشک و بسیار صاف بوده است؛ مثلاً کف دهانه‌ای پر از رسوبات فشرده. MARSIS با فرکانس پایین خود چنین سطحی را مانند یک آینه می‌بیند و بازتاب شدید دریافت می‌کند، اما SHARAD با فرکانس بالاتر چنین بازتابی را ثبت نمی‌کند. این موضوع می‌تواند اختلاف چشمگیر بین دو مجموعه داده را توضیح دهد.

این نخستین باری نیست که شواهد علیه وجود دریاچه زیرزمینی ارائه می‌شود. منتقدان نظریه ۲۰۱۸ از همان ابتدا تأکید می‌کردند که برای وجود آب مایع در آن دماها، یا باید میزان گرمایش زمین‌گرمایی به‌طور غیرواقعی زیاد باشد، یا میزان نمک محلول به حدی بالا باشد که تقریباً غیرممکن به نظر برسد. پژوهش دیگری نیز نشان داده بود که مواد رسی منجمد—که آب دارند اما مایع نیستند—به اندازه کافی می‌توانند بازتاب راداری تولید کنند تا سیگنال MARSIS را بازآفرینی کنند.

اکنون یافته جدید SHARAD، که تنها به لطف مانور چرخش بزرگ و افزایش قدرت رادار ممکن شده، به نظر می‌رسد تیر خلاصی باشد بر نظریه وجود یک دریاچه زیرزمینی در مریخ. با این حال، این تنها آغاز کار با توانایی جدید این مدارگرد است. اپراتورهای MRO اکنون قصد دارند مناطق دیگری از سیاره را نیز با این رادار تقویت‌شده جستجو کنند.

هدف بعدی: جستجوی یخ نزدیک استوای مریخ.
اگر در آن نواحی گرم‌تر یخ یافت شود، ارزش آن مناطق برای مأموریت‌های انسانی آینده بسیار بیشتر خواهد شد. شاید روزی Pepperidge Farm به یاد بیاورد که همین مدارگرد ۲۰ ساله، نخستین یخ‌های قابل استفاده بشر را در نزدیکی استوای مریخ کشف کرده بود.