درون مریخ چه چیزی پنهان است
مریخ برای دانشمندان جذاب است چون هم شباهتهایی با زمین دارد و هم تفاوتهای بنیادین. برخلاف زمین که پوستهاش به صفحات تکتونیکی تقسیم شده، پوسته مریخ یکپارچه و ثابت بهنظر میرسد. همچنین مریخ میدان مغناطیسی جهانی مشابه زمین ندارد؛ ویژگیای که در زمین از حرکت مواد رسانا در هسته داخلی ناشی میشود. این تفاوتها پرسشهای مهمی دربارهٔ ساختار داخلی، تاریخ حرارتی و تکاملی مریخ بهوجود آوردند. اکنون با تحلیل امواج لرزهای ثبتشده، تصویر دقیقتری از گوشتۀ مریخ در دسترس قرار گرفته است.
روششناسی و ماموریت InSight: گوش دادن به لرزههای مریخ
طبق اخبار منتشر شده، برای پی بردن به ساختار درونی سیارات، دانشمندان از امواج لرزهای بهعنوان نوعی «رادیوگرافی صوتی» استفاده میکنند. هر زلزله یا برخورد شهابسنگ در سطح یک سیاره امواجی تولید میکند که درون آن سیاره منتشر شده، از لایهها بازتابیده و اطلاعاتی درباره ترکیب و خواص مواد عبوردهنده بهجا میگذارند. رصد و تحلیل این امواج به محققان امکان میدهد تا نقشهای از درون سیاره ترسیم کنند.
NASA بین سالهای 2018 تا 2022 فرودگر InSight را روی سطح مریخ مستقر کرد تا لرزشها و زلزلههای مریخی را ثبت کند. این لرزهنگار صدها «مِرسکِویک» یا marsquake را ـ شامل زلزلههای کوچک و امواج ناشی از برخوردها ـ ثبت کرد. تیمی به رهبری کنستانتینوس شارالامبوس از کالج امپریال لندن روی دادههای هشت رویداد واضح تمرکز کرد و با روشهای پردازش سیگنال و وارسی زمانگذری امواج، ساختار گوشته مریخ را بازسازی کردند. این تحلیل دقیق نشان میدهد گوشته مریخ میزبان بلوکهای بزرگ و از هم تفکیکشدهای است که از روزهای نخستین شکلگیری سیاره محفوظ ماندهاند.
یافتهها: بلوکهای عظیم در گوشته و نشانههای یک تاریخچه خشن
با پردازش دادههای لرزهای، پژوهشگران وجود تکههای بزرگی از مواد با اندازههایی تا حدود ۴ کیلومتر در گوشته مریخ را شناسایی کردند، بهعلاوه مجموعهای از قطعات کوچکتر که اطراف آنها را پر کردهاند. این ساختارها بهعنوان بقایای «فسیلهای زمینشناسی» از دوران شکلگیری سیاره در حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش تفسیر شدهاند.
دوران شکلگیری منظومه شمسی دورهای آشفته و پرتراکم از برخوردها بود. بسیاری از سیارات داخلی، از جمله زمین و مریخ، در معرض بمباران سنگین شهابسنگی قرار داشتند. فرضیهای معروف دربارهٔ زمین میگوید برخوردی عظیم باعث پاشیده شدن مواد و تشکیل ماه شده است. پژوهشگران معتقدند مجموعه برخوردهای عظیم مشابهی پوسته ابتدایی مریخ را مختل و ذوب کردند. «این برخوردهای عظیم انرژی کافی آزاد کردند تا بخشهای بزرگی از سیارهٔ جوان را به اقیانوسهایی از ماگما تبدیل کنند» چنانکه شارالامبوس توضیح میدهد. هنگامی که این اقیانوسهای ماگما خنک و بلوری شدند، بلوکهای ترکیبی از هم متفاوت شکل گرفتند که اکنون در گوشته ذخیره شدهاند.
بعد از این بمبارانها، پوسته مریخ بازتولید و بر روی گوشته مهروموم شد و این بلوکها را درون گوشته محصور کرد. در زمین، فرآیندهای تکتونیکی و جریانهای گوشتهای اینگونه ساختارها را بهسرعت بازآرایی و بازیافت میکنند، اما مریخ تحت رژیم تکتونیکیِ «درِ ثابت» یا stagnant lid قرار دارد؛ به این معنی که پوستهاش نسبتاً ساکن است و گوشته نیز کندتر همگن میشود. بنابراین مریخ مانند یک کپسول زمانی، مواد باستانی را برای میلیاردها سال حفظ کرده است.
مقایسه با زمین و دیگر سیارات سنگی
برخلاف زمین که صفحات تکتونیکی و میدان مغناطیسی فعال به تکامل و بازیافت مداوم مواد داخلی منجر میشود، مریخ ساختاری آرامتر و محافظهکارتر دارد. شناخت این تفاوتها نهتنها به درک تاریخ مریخ کمک میکند، بلکه دیدگاهی درباره ساختارهای داخلی عطارد و زهره نیز ارائه میدهد که هنوز برای ما نسبتاً مرموز ماندهاند. پژوهشگران مقالهٔ خود را با این نکته جمعبندی میکنند که شناسایی ناهنجاریهای ترکیبی حفظشده در گوشته مریخ پنجرهٔ بیسابقهای به تاریخ زمینشناسی و تکامل ترموشیمیایی یک سیارهٔ سنگی تحت پوششِ ثابت میگشاید.
نظر کارشناس
دکتر النا روییز، سیارهشناس و استاد دانشگاه، میگوید: «یافتههای اخیر نشان میدهد که مریخ ممکن است آرشیو غیرقابللمسی از رویدادهای اولیهٔ منظومهٔ شمسی در اختیار داشته باشد. این بلوکهای حفظشده به ما امکان میدهند تا مستقیماً به فرآیندهای بلوریشدن، ترکیب مواد و تأثیر برخوردهای عظیم در دوران نوزادی سیارات نگاه کنیم. اطلاعات لرزهای InSight یک نقطهٔ دادهٔ کلیدی برای مدلسازیهای تکاملی سیارهای فراهم کرده است.»
پیامدها، فناوریهای مرتبط و افقهای آینده
این کشف پیامدهای مهمی برای درک شرایط اولیه قابل زندگی بودن سیارات سنگی دارد. از آنجا که تکامل حرارتی و شیمیایی گوشته بر فعالیت آتشفشانی، تولید گازهای جوی و در نهایت شرایط سطح اثر میگذارد، فهمیدن اینکه چگونه و چرا مریخ این مواد اولیه را حفظ کرده میتواند ما را در شناخت پیشنیازهای habitability یا قابلیت زیستپذیری در سیستمهای سیارهای دیگر یاری دهد.
آیندهٔ پژوهش نیازمند دادههای لرزهای بیشتر، اندازهگیریهای مغناطیسی عمیقتر و مأموریتهایی است که بتوانند جزئیات ترکیبشناسی گوشته و پوسته را بهدقت تعیین کنند. توسعهٔ فناوری برای فرودگرهایی با شبکهٔ لرزهنگار گسترده یا ماموریتهای نمونهبرداری عمیق میتواند تصویر را کاملتر کند. همچنین مدلهای عددی ترکیبی از دینامیک حرارتی و تاریخچه ضربهای میتواند کمک کند تا سناریوهای مختلف تحولی را آزمون کنیم.
نتیجه گیری
تحلیل امواج لرزهای ثبتشده توسط فرودگر InSight نشان میدهد که گوشتهٔ مریخ حاوی بلوکهای عظیم و محافظتشدهای است که از دوران شکلگیری سیاره بهجا ماندهاند. این ساختارها گواهی بر یک تاریخچهٔ برخوردی و پرخشونت در اوایل منظومهٔ شمسی هستند و تفاوت تکاملی میان مریخ و زمین را برجسته میکنند. نگهداری این تکههای باستانی در گوشته مریخ نهتنها پنجرهای منحصر بهفرد به تاریخ سیارهای فراهم میآورد، بلکه کلیدی برای درک تنوع مسیرهای تکاملی و پیشنیازهای قابلیت زیستپذیری در سیارات سنگی دیگر است.