هسته مریخ کوچک‌تر حد تصور دانشمندان

تحقیقات جدید نشان داد که هسته فلزی مایع سیاره سرخ، کوچک تر از آن چیزی است که دانشمندان پیش از این تصور می کردند.

به گزارش ایسنا به نقل از نیچر، شهاب سنگی که در ماه سپتامبر سال ۲۰۲۱ به مریخ برخورد کرد، آنچه را که دانشمندان درباره مواد تشکیل دهنده درون این سیاره می دانستند، دستخوش تغییر کرد.

محققان با تجزیه و تحلیل انرژی لرزه ای که پس از برخورد در سیاره به ارتعاش درآمده، لایه ای از سنگ مذاب را کشف کردند که هسته فلزی مایع مریخ را در بر گرفته است.

این یافته که به تازگی در دو مقاله در مجله نیچر گزارش شده است، به این معناست که هسته مریخ کوچک تر از آن چیزی است قبلا تصور می شد. همچنین برخی از سوالات دیرینه در مورد چگونگی شکل گیری و تکامل سیاره سرخ در طی میلیاردها سال را نیز حل می کند.

این کشف از ماموریت اینسایت (InSight) ناسا حاصل می شود. کاوشگری که با یک لرزه سنج روی سطح مریخ فرود آمد.

بین سال های ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۲، این ابزار صدها مریخ لرزه را شناسایی کرد. امواج لرزه ای که در اثر زلزله یا برخوردها ایجاد می شوند بسته به نوع موادی که از آن عبور می کنند، میتوانند سریع یا کند شوند بنابراین زلزله شناسان می توانند سرعت عبور امواج را اندازه گیری کنند تا بفهمند درون یک سیاره چه می گذرد.

روی زمین، محققان از اطلاعات زمین لرزه ها برای کشف لایه های سیاره ما استفاده کرده اند که شامل یک پوسته بیرونی شکننده، یک گوشته عمدتاً جامد و یک هسته بیرونی مایع و یک هسته داخلی جامد می شود. یافتن اینکه آیا سایر سیارات دارای لایه های مشابهی هستند یا خیر، برای درک تاریخ زمین شناسی آنها، از جمله اینکه آیا آن ها تا به حال برای حیات مناسب بوده اند یا خیر، عنصری کلیدی است.

لرزه سنج اینسایت نخستین ماموریتی بود که مریخ (Mars) لرزه ها را شناسایی کرد.

در ماه ژوئیه سال ۲۰۲۱، بر اساس مشاهدات این ماموریت از ۱۱ مریخ لرزه، محققان گزارش دادند که به نظر می رسد هسته مایع مریخ شعاع حدود ۱۸۳۰ کیلومتری داشته باشد.

این بزرگتر از آن چیزی بود که بسياري از دانشمندان انتظار داشتند و نشان می داد که هسته حاوی مقادیر شگفت انگیزی از عناصر شیمیایی سبک، مانند گوگرد همراه با آهن است.

هنری ساموئل (Henri Samuel)، ژئوفیزیکدان مؤسسه فیزیک زمین پاریس و نویسنده اصلی یکی از مقالات جدید، می گوید که برخورد شهاب سنگ (Meteorite) در ماه سپتامبر ۲۰۲۱ همه چیز را روشن کرد.

این شهاب سنگ در سمت مقابل جایی که اینسایت قرار داشت به سیاره برخورد کرد که بسیار دورتر از مریخ لرزه هایی بود که اینسایت پیش از آن مطالعه کرده بود و به این کاوشگر اجازه می داد تا انرژی لرزه ای را که در تمام مسیر از میان هسته مریخ حرکت می کند، تشخیص دهد.

جسیکا ایروینگ (Jessica Irving)، زلزله شناس در دانشگاه بریستول، بریتانیا و یکی از نویسندگان مقاله ساموئل، می گوید: ما بسیار هیجان زده بودیم.

حل معما

برای ساموئل، این فرصتی بود تا ایده اش را آزمایش کند تا ببیند که آیا لایه ای از سنگ مذاب هسته مریخ را احاطه کرده است یا خیر.

نحوه عبور انرژی لرزه ای از سیاره نشان داد که آنچه دانشمندان تصور می کردند مرز بین هسته مایع و گوشته جامد باشد در واقع مرز متفاوتی بین مایع و جامد است. ساموئل می گوید که هسته واقعی در زیر لایه سنگ مذاب مدفون است و شعاع آن تنها ۱۶۵۰ کیلومتر است.

اندازه اصلاح شده هسته بعضی از معماها را حل می کند. این بدان معناست که هسته مریخ نباید حاوی مقادیر بالایی از عناصر سبک باشد که با تخمین های آزمایشگاهی و نظری تطبیق بهتری داشته باشد.

سیمون استهلر( Simon Stähler)، زلزله شناس در موسسه فناوری فدرال سوئیس (ETH) زوریخ که رهبری تیمی را که مقاله سال ۲۰۲۱ را منتشر کرده بود، بر عهده داشت می گوید: این یک راه حل هوشمندانه است. او بر نتیجه گیری تیمش مبنی بر وجود مرز عمیقی بین مایع و جامد تاکید دارد و می گوید فقط معلوم شده است که این مرز بالای یک سنگ مذاب است نه بالای هسته فلز مایع.

لایه بندی عجیب

دومین مقاله ای که در این مورد در مجله نیچر منتشر شد از سوی تیمی مستقل انجام گرفته است. این مقاله نیز با این موضوع که هسته مریخ توسط لایه ای از سنگ مذاب پوشانده شده است، موافق است ولی تخمین می زند که شعاع هسته ۱۶۷۵ کیلومتر باشد.

این تحقیقات امواج لرزه ای ناشی از همان برخورد شهاب سنگ دوردست و همچنین شبيه سازي خواص مخلوط عناصر مذاب مانند آهن، نیکل و گوگرد را در فشارها و دماهای بالا در هسته مریخ بررسی کرده است.

امیر خان (Amir Khan)، نویسنده اصلی این مقاله، ژئوفیزیکدان در مؤسسه فناوری فدرال سوئیس زوریخ، می گوید که داشتن سنگ مذاب درست دربرابر آهن مذاب به نظر منحصر به فرد می رسد. این ویژگی لایه بندی مایع- مایع در زمین وجود ندارد.

لایه سنگ مذاب امکان دارد از یک اقیانوس ماگمایی که زمانی مریخ را پوشانده بود، باقی مانده باشد.

فرودگر اینسایت اکنون از کار افتاده است زیرا صفحات خورشیدی آن پوشیده از گرد و غبار (Dust) است، بنابراین بعید است که دانشمندان شواهدی دیگری را جمع آوری کنند که بتواند به این زودی ها مجددا اندازه هسته مریخ را بطور اساسی اصلاح کند.

ولی بررسی مشاهدات گذشته این ماموریت ممکن است جزئیات جدیدی از آنچه در مریخ وجود دارد را نشان دهد.