لغز مياه المريخ الدائم
على مدى عقود، تصارع علماء الكواكب مع أحد أعمق ألغاز المريخ: ماذا حدث لمياهه القديمة الوفيرة؟ ترسم الأدلة الجيولوجية، من مجاري الأنهار الجافة إلى مجاري البحيرات الشاسعة، صورة لكوكب كان يؤوي ذات يوم كميات كبيرة من المياه السائلة، وربما حتى المحيطات. اليوم، المريخ عبارة عن صحراء قاحلة ومتجمدة، ومياهه المتبقية محبوسة على شكل جليد عند القطبين وتحت السطح. في حين أن النظريات تشير منذ فترة طويلة إلى أن الكثير من هذه المياه إما تم امتصاصها في قشرة المريخ أو تم تجريده ببطء بواسطة الرياح الشمسية على مدى مليارات السنين، إلا أن الأدلة الجديدة تكشف عن آلية أكثر ديناميكية ومثيرة للدهشة: العواصف الترابية القوية تدفع بخار الماء إلى الفضاء.
يتحدى هذا الاكتشاف الرائد، الذي نُشر مؤخرًا في مجلة *Science Advances*، الافتراضات السابقة بأن فقدان المياه بشكل كبير كان في المقام الأول ظاهرة من الماضي السحيق أو يقتصر على الأحداث الغبارية النادرة التي تحيط بالكوكب. بدلًا من ذلك، تشير إلى أنه حتى العواصف الترابية المحلية والمتواضعة نسبيًا هي عوامل فعالة في الهروب الهيدرولوجي المستمر للمريخ، حيث تستنزف باستمرار إمدادات المياه الثمينة على الكوكب.
العواصف الترابية: عوامل مجهولة للهروب من الغلاف الجوي
يأتي هذا الاكتشاف من فريق تعاوني من الباحثين، بقيادة الدكتورة آنا بتروفا، عالمة الكواكب في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا، والدكتورة. لوران دوبوا من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS). تستند النتائج التي توصلوا إليها إلى بيانات مكثفة جمعتها وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ومركبة ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) التابعة لروسكوزموس، وذلك باستخدام أداة Nadir وOccultation for Mars Discovery (NOMAD) على وجه التحديد. سمحت قدرات NOMAD الفائقة الطيفية للفريق بتتبع توزيع بخار الماء والمياه شبه الثقيلة (HDO) بدقة على ارتفاعات مختلفة داخل الغلاف الجوي للمريخ.
وبتحليل الملاحظات التي تم إجراؤها خلال العام المريخي 34 (أي ما يعادل سنوات الأرض 2017-2019)، ركز العلماء على فترات نشاط الغبار المتزايد. ولاحظوا ارتفاعًا كبيرًا في تركيزات بخار الماء، حيث وصل إلى ارتفاعات غير مسبوقة، تجاوزت أحيانًا 80 كيلومترًا (حوالي 50 ميلًا) فوق سطح المريخ. ولم تقتصر هذه الظاهرة على العاصفة الترابية الضخمة التي أحاطت بالكوكب عام 2018، والتي حجبت الكوكب بأكمله وساهمت في زوال مركبة أوبورتيونيتي التابعة لناسا. وبدلاً من ذلك، فقد لوحظ أيضًا أثناء العواصف الترابية الإقليمية الأصغر حجمًا وحتى شياطين الغبار الموضعية، مما يشير إلى عملية أكثر انتشارًا بكثير مما كان معروفًا سابقًا. تعمل جزيئات الغبار مثل المصاعد المجهرية، وتحمل بشكل فعال جزيئات الماء إلى أعلى في الغلاف الجوي الرقيق مما قد تصل إليه عادةً.
تفكيك آلية الخسارة
وبمجرد رفعها إلى هذه الارتفاعات الشديدة، تدخل جزيئات الماء إلى بيئة معادية جاهزة للتدمير. يوفر الغلاف الجوي الرقيق للمريخ حماية قليلة من إشعاع الشمس القاسي. الأشعة فوق البنفسجية الشمسية (UV)، خاصة عند هذه الارتفاعات العالية، قوية بما يكفي لتفكيك جزيئات الماء (H₂O) من خلال عملية تعرف باسم التفكك الضوئي. يقسم هذا التفاعل الكيميائي H₂O إلى الذرات المكونة له: جذور الهيدروجين (H) والهيدروكسيل (OH).
العامل الحاسم في فقدان الماء هو مصير ذرات الهيدروجين. نظرًا لكونه أخف العناصر، فإن الهيدروجين يواجه جاذبية أقل بكثير من المريخ مقارنة بالعناصر الأثقل. بمجرد تحررها من جزيء الماء، تكتسب ذرات الهيدروجين غير المرتبطة طاقة كافية لتحقيق سرعة الإفلات، وتنزف ببطء ولكن بثبات في فراغ الفضاء. تقدر الدراسة أن هذه الآلية تساهم بشكل كبير في فقدان المريخ المستمر للمياه، مما قد يمثل جزءًا كبيرًا من المياه التي اختفت منذ عصر الرطب. يرسم هذا التجريد المستمر للغلاف الجوي، مدفوعًا بظاهرة مريخية يومية، صورة جديدة لجفاف الكوكب على المدى الطويل.
إعادة كتابة التاريخ الهيدرولوجي للمريخ
هذا الاكتشاف له آثار عميقة على فهمنا لتطور المريخ وإمكاناته للحياة الماضية أو حتى الحالية. إذا كانت حتى العواصف الترابية الصغيرة نسبيًا قادرة على نقل المياه بشكل فعال للهروب من الارتفاعات، فمن المرجح أن هذه العملية لعبت دورًا أكبر بكثير في جفاف الكوكب على مدى مليارات السنين مما كان يُعتقد سابقًا. ويشير ذلك إلى أن الغلاف الجوي للمريخ، حتى في حالته الحالية، بعيد عن أن يكون ثابتًا عندما يتعلق الأمر بالمياه، ويطلقها باستمرار في الفضاء.
بالنسبة للبعثات البشرية المستقبلية إلى المريخ، يعد فهم هذه العمليات الديناميكية أمرًا بالغ الأهمية. يعد الجليد المائي موردًا حيويًا لدعم الحياة والوقود وحتى البناء. إن تحديد آليات ومعدلات فقدان المياه يساعد العلماء على وضع نموذج أفضل لتوزيع وتوافر هذه الاحتياطيات الثمينة. وعلقت الدكتورة بتروفا قائلة: "هذا الاكتشاف يجبرنا على إعادة النظر في الدورة الهيدرولوجية بأكملها على المريخ. لا يتعلق الأمر فقط بمكان تخزين المياه، ولكن مدى سرعة فقدانها من خلال العمليات الجوية النشطة التي يمكننا ملاحظتها اليوم". تستمر الرقصة المستمرة بين غبار المريخ ومياهه في كشف التاريخ المعقد لجارنا الكوكبي.
