بررسی علل پوسته شدن خاک مریخ: کشف جدید دانشمندان

در تاریخ ۵ آذر ۱۳۹۷، فضاپیمای InSight ناسا به عنوان یک مأموریت تحقیقاتی ویژه برای بررسی ساختار داخلی مریخ، روی این سیاره فرود آمد. این مأموریت یکی از نقاط عطف مهم در کاوش مریخ بود زیرا برای اولین بار، دستگاهی روی سطح سیاره مستقر شد تا به کاوش در زیر آن بپردازد. از مهم‌ترین ابزارهای استفاده شده توسط InSight، دستگاه بسته جریان گرما و ویژگی‌های فیزیکی (HP³) بود که توسط مرکز هوافضای آلمان (DLR) طراحی شده بود. این ابزار معروف به “مول مریخی” به مدت چهار سال داده‌های حرارتی از اعماق مریخ جمع‌آوری کرد.

ابزار HP³ برای حفاری تا عمق ۵ متری طراحی شده بود تا دمای داخلی مریخ را ثبت کند. اما این ابزار با چالش‌هایی روبرو شد و نتوانست بیش از عمق کمی نفوذ کند. با این حال، اطلاعات جمع‌آوری شده از نوسانات دما در لایه‌های زیرین به تحلیل‌های ارزشمندی منجر شد. تحلیل‌های جدید توسط تیم DLR توضیح می‌دهند که چرا خاک مریخ پوسته‌ای شده و چه عواملی باعث این پدیده می‌شود.

طبق این یافته‌ها، دمای بالا در لایه‌های سطحی تا عمق ۴۰ سانتی‌متری می‌تواند به تشکیل لایه‌های نمکی منجر شود که خاک را سخت‌تر می‌کند. این تجزیه و تحلیل توسط تیمی از مرکز پشتیبانی کاربر میکروگرانشی (MUSC) از مؤسسه آموزشی عملیات فضایی DLR انجام شد. داده‌های به دست آمده از این بررسی‌ها برای درک تکامل زمین‌شناسی مریخ و بررسی نظریات مختلف درباره ساختار داخلی آن مفید هستند. با وجود این، هنوز برخی سوالات در مورد وجود هسته مذاب در مریخ مطرح است.

یکی از دلایل احتمالی توقف فعالیت‌های زمین‌شناسی مریخ می‌تواند سرد شدن سریع‌تر داخلی این سیاره باشد که به جرم و فشار کمتر آن نسبت به زمین برمی‌گردد. محققان با مقایسه دمای زیرسطحی و سطحی مریخ توانسته‌اند سرعت انتقال گرما و هدایت حرارتی خاک را اندازه‌گیری کنند. برای اولین بار، تراکم خاک مریخ نیز از این طریق تخمین زده شد.

تحقیقات نشان داد که چگالی لایه بالایی خاک تا عمق ۳۰ سانتی‌متر مشابه ماسه‌های بازالتی روی زمین است. این امر برخلاف داده‌های قبلی از مدارگردها بود که پیش‌بینی نمی‌کردند. در زیر این لایه، چگالی خاک با ماسه فشرده و بازالت درشت مشابه بود. تیلمان اسپون، محقق اصلی آزمایش HP³ در یک بیانیه توضیح داد:

‘برای درک خواص مکانیکی خاک، می‌توان آن را به فوم گلی تشبیه کرد که سبک و متخلخل بوده و به راحتی با فشار سوراخ می‌شود. ما هدایت حرارتی و تغییرات دما را طی هفت روز مریخی در فواصل کوتاه اندازه‌گیری کردیم.’

در طول سال دوم مأموریت، میانگین دمای ثبت شده در عمق ۴۰ سانتی‌متری حدود منفی ۵۶ درجه سانتی‌گراد بود. این داده‌ها برای اولین بار نوسانات دمای روزانه و تغییرات فصلی را به صورت دقیق روی مریخ نشان دادند.

با اینکه مول مریخی تنها تا عمق ۴۰ سانتی‌متر نفوذ کرد، اما این عمق هم اطلاعات ارزشمندی درباره انتقال حرارت در مریخ فراهم کرد. بر اساس این داده‌ها، نوسان دمای زیرسطحی در طول روز بین ۵ تا ۷ درجه سانتی‌گراد است که بسیار کمتر از نوسانات سطحی است که بین ۱۱۰ تا ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد تغییر می‌کند.

این تیم همچنین نوسانات دمایی فصلی ۱۳ درجه سانتی‌گراد را ثبت کرد که نشان می‌دهد خاک مریخ به‌عنوان یک عایق حرارتی قوی عمل می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود اختلافات دمایی سطح و زیر سطح کاهش یابد و در نتیجه، تأثیرات مهمی بر خصوصیات فیزیکی خاک و حرکت امواج لرزه‌ای داشته باشد.

اسپون اضافه کرد: ‘دما تأثیر زیادی بر واکنش‌های شیمیایی در خاک و تعامل با مولکول‌های گاز در جو دارد و حتی می‌تواند بر فرآیندهای بیولوژیکی بالقوه و امکان حیات میکروبی اثر بگذارد.’ این اطلاعات برای مأموریت‌های آینده که به بررسی بیشتر مریخ و مطالعه زیر سطح آن می‌پردازند بسیار ارزشمند است.

همچنین مشخص شد که نوسانات دمایی می‌توانند تشکیل آب نمک را در زمستان و بهار تا ۱۰ ساعت در روز تحریک کنند. این آب نمک می‌تواند توضیحی برای وجود لایه‌های زیر سطحی سخت شده باشد و اطلاعات جدیدی برای مأموریت‌های آتی در پی دارد.

نتیجه گیری

تحقیقات انجام‌شده توسط InSight و ابزار HP³ دیدگاه‌های جدیدی درباره ساختار زیرسطحی مریخ و رفتار حرارتی خاک آن ارائه داده است. با بررسی داده‌های حرارتی و نوسانات دمایی، مشخص شد که خاک مریخ دارای چگالی و ویژگی‌هایی مشابه با ماسه‌های بازالتی زمین است، اما به دلیل تشکیل لایه‌های نمکی و پوسته‌ای، خواصی متفاوت از پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد. این اطلاعات برای برنامه‌ریزی مأموریت‌های آینده و تلاش برای کاوش‌های دقیق‌تر در عمق‌های بیشتر مریخ اهمیت زیادی دارد. نتیجه‌گیری نهایی این است که درک بهتر از ساختار و خواص خاک مریخ می‌تواند در تعیین شرایط زیستی بالقوه و شناسایی نشانه‌های احتمالی حیات در این سیاره نقش مهمی ایفا کند.

سوالات متداول