امکان وجود آتشفشان زیرزمینی فعال در مریخ

آیا کشف دریاچه آب در زیر کلاهک یخی مریخ دلیلی بر وجود یک آتشفشان زیرزمینی در قطب جنوب مریخ است؟ 

پژوهش‌های جدید به‌ وجود آب در زیر کلاهک یخی قطب جنوب سیاره مریخ اشاره دارند. اکنون یک مطالعه جدید مدعی است در زیر کلاهک باید یک نوع منبع زیرزمینی گرمایشی برای حضور آب مایع وجود داشته باشد. این پژوهش جدید که در ژورنال مقاله‌های پژوهشی ژئوفیزیک منتشر شده، بیان می‌کند برای وجود آب مایع در زیر کلاهک قطبی مریخ نیاز به وجود منبع گرمایی بزرگ‌تری در زیر آن است.

پژوهش جدید به اثبات وجود آب مایع نمی‌پردازد؛‌ اما تمرکز آن روی فعالیت ماگمایی در عمق ۱/۵ کیلومتری کلاهک یخی است تا گرمای لازم برای تولید آب مایع فراهم شود. این اتاقک ماگمای چند صدهزار ساله همچون استخری مملو از سنگ مذاب است. در این مطالعه وجود گرمای این اتاقک گرمایی تنها دلیل عمده وجود آب مایع در زیر کلاهک یخی به‌شمار می‌رود. دکتر مایکل سوری از آزمایشگاه علمی و فناوری مطالعه سیار‌ه‌ها و اقمار (LPL) در دانشگاه آریزونا و یکی از نویسندگان اصلی این مقاله اظهار کرده که دیگر پژوهشگران می‌توانند منتقد نظریه آن‌ها باشند و تیم پژوهشی نیز مشتاقانه منتظر واکنش‌های جامعه علمی به نتایج این مقاله است.

خانم برمسون محقق پسا‌دکترای در LPL دانشگاه آریزونا و دیگر نویسنده این مقاله معتقد است زندگی احتمالی در مریخ باید در زیر سطح آن و دور از تشعشعات باشد. او معتقد است اگر هنوز فعالیت ماگمایی وجود داشته باشد، می‌تواند علامتی از فعالیت بیشتر آن‌ها در گذشته باشد. این نظریه به‌معنای فرصت‌های بیشتری برای ایجاد یک محیط مناسب و وجود آب مایع و درنهایت شانس بیشتری برای وجود زندگی احتمالی در سیاره سرخ است. انتظار وجود فعالیت ماگمایی در مریخ با دیدگاه علم زمین‌شناسی هماهنگ‌تر است و به تقویت نظریه مریخ به‌عنوان یک سیاره فعال کمک بیشتری می‌کند و به پژوهشگران در علم اخترزمین‌شناسی و روند تکامل سیار‌ه‌ها نیز یاری می‌رساند.

بررسی محیط سیاره سرخ

سیاره مریخ در قطب‌های خود دو صفحه گسترده با ضخامت چند کیلومتر از یخ دارد. در زمین نیز آب مایع در زیر ورقه‌های ضخیم یخ یافت می‌شود و گرمای درونی سیاره باعث می‌شود که یخ‌ها در تماس با پوسته زمین به آب مایع تبدیل شوند.

اگرچه پژوهش‌های گذشته اشاره به نشانه‌های وجود آب پراکنده و ناپایدار در سطح مریخ داشت؛ ولی تابستان گذشته دانشمندان در مقاله‌ای به‌ وجود دریاچه آب در مریخ اشاره کردند. یک پژوهش که به‌طور جدی در مورد احتمال وجود آب مایع در زیر کلاهک یخی قطب جنوب و ثبت شواهد آن توسط ابزار راداری اشاره می‌کرد، در ژورنالساینس منتشر شد. نتیجه جستجوی راداری این پژوهشگران از تأیید وجود آب مایع در دریاچه‌ای در زیر کلاهک‌ یخی قطب جنوب مریخ با طول ۲۰ کیلومتر و عمق تقریبی یک متر بود. البته دانشمندان روشن نکردند که چگونه آب مایع در آن شرایط می‌تواند زیر یخ وجود داشته باشد.

باتوجه‌به شرایط تعریف‌شده و با وجود دمای بسیار کم، باید مقدار چشمگیری از نمک حل‌نشده در این آب موجود باشد. هرچند دانشمندان اتفاق نظر دارند که امکان حیات روی سیاره مریخ وجود ندارد و به‌دنبال نشانه‌هایی از حیات در زیر پوسته مریخ هستند ولی وجود نمکی در مریخ که به پرکلراتمشهور است خود یک تهدید جدی برای حیات مریخی حتی در زیر پوسته آن محسوب می‌شود.

برآیند پژوهش جدید از انجمن ژئوفیزیک آمریکا (AGU) تأکید دارد که برای وجود این آب مایع، در زیر کلاهک یخی مریخ به‌ وجود منبع گرمایی نیاز است. مسئله اصلی این است که مریخ بسیار خنک‌تر از زمین است و همین امر برای دانشمندان به‌ یک چالش جدی تبدیل شده است که چه شرایطی می‌تواند باعث وجود آب در زیر کلاهک یخی شود. از سویی، نتایج پژوهش وجود آب در زیر کلاهک یخی نیز به‌طور دقیق مورد بررسی قرار نگرفته و مکان مشخصی برای وجود آب مایع در زیر کلاهک یخی اعلام نشده است. دکتر سوری می‌گوید:

ما فکر می‌کردیم که گروه‌های پژوهشی زیادی در پی اثبات وجود آب هستند؛ پس به کشف و تحلیل محتمل‌ترین شرایط موجود برای ذوب یخ متمرکز شدیم. مقدار درجه حرارت و به‌طور کلی تعیین نوع فرایند زمین‌شناسی برای تولید آب می‌توانست مهم‌ترین اهداف این پژوهش در نظر گرفته شود. آن‌هم در محیطی که طبق معمول باید دمای پایینی را تجربه کند.

جستجوی گرما در سیاره مریخ

نویسندگان این پژوهش با قبول صحت فرض اولیه وجود آب در زیر کلاهک یخی به جستجوی گزینه‌های احتمالی برای علت وقوع این پدیده و تعیین پارامترهای لازم برای شکل‌گیری آن پرداختند.

تیم پژوهش با مدل‌سازی مریخ، به تحلیل شرایط درونی سیاره پرداختند. آن‌ها می‌خواستند بدانند گرمای درونی سیاره مریخ چگونه می‌تواند به سطح آن منتقل شود و اگر این اتفاق رخ می‌دهد آیا این گرما آنقدر انرژی دارد که نمک موجود در کلاهک باعث ذوب شدن آن شود؟

نمک به‌طور چشمگیری نقطه ذوب یخ را کاهش می‌دهد و با وجود آن، تصور ذوب پایه یخی در کلاهک منجمد سیاره مریخ باور پذیر می‌شود؛ اما مدل ساخته‌شده نشان داد که نمک نمی‌تواند تنها عامل این ماجرا باشد و دما به اندازه کافی افزایش نیافته تا باعث ذوب یخ شود. اینجا بود که پژوهشگران برای کشف عامل دیگری به‌منظور تولید مقدار گرمای مورد نیاز ذوب یخ تلاش کردند.

یک منبع احتمالی و قابل قبول، وجود فعالیت آتشفشانی در زیرزمین است. پژوهشگران این مقاله مدعی هستند که در حدود ۳۰۰ هزار سال پیش ماگما از اعماق مریخ به سطح آن در جریان بوده است؛ اما این جریان نتوانسته به بیرون راهی پیدا کند و با محبوس شدن در زیر پوسته تبدیل به یک اتاقک ماگما شده‌ است. گرمای ناشی از ماگما که فرایند سرد شدن تدریجی خود را طی می‌کرده، به سطح مریخ در زیر کلاهک یخی سرایت کرده و در نتیجه توانسته آب مایع در زیر لایه یخی را تولید کند.

وقوع فعالیت‌های آتشفشانی روی مریخ ایده جدیدی نیست و برای این فعالیت‌ها می‌توان شواهد زیادی در سطح مریخ یافت؛ اما نکته مهم این است که این فعالیت‌ها مربوط‌به میلیون‌ها سال قبل در مریخ است. باور دیگر دانشمندان بر این اصل است که فعالیت‌های آتشفشانی چه در سطح و چه در عمق سیاره سرخ مدت‌ها است که متوقف شده است.

با این وجود، این پژوهشگران کماکان معتقدند که فعالیت‌های آتشفشانی زیر زمین هنوز می‌تواند وجود داشته باشد. آن‌ها بر این باورند که اگر این فعالیت‌ها در صدهزار سال پیش رخ می‌داده است، هم‌اکنون نیز می‌توانند در جریان باشند. دکتر برامسون معتقد است فعالیت ماگما هنوز در اتاقک ماگما ادامه دارد و روند خنک شدن آن نیز نمی‌تواند باعث شود که آن را غیرفعال بدانیم.

در پی انتشار این مقاله، پروفسور جک هولت از آزمایشگاه علمی و فناوری مطالعه سیار‌ه‌ها و اقمار، به این پژوهش نگاه خاصی دارد. از دیدگاه او، اینکه این پژوهش به چگونگی وجود آب در زیر کلاهک یخی قطب جنوب می‌پردازد، پژوهشگران را متوجه این نکته می‌کند که چه محدودیت‌های مهمی برای اثبات وجود آب در این سیاره پیش روی آن‌ها است. او اظهار کرد این موضوع دستمایه مناظر‌ه‌های زیادی در میان جامعه‌ی اختر‌شناسی سیاره‌ای (Planetary science) خواهد شد و پژوهش‌های بیشتری برای ارزیابی نتایج آن‌ها نیاز خواهد بود.

هولت معتقد است مدل‌سازی انجام‌شده و نتایج این پژوهش بسیار عالی بوده است. او اضافه می‌کند: «اینکه شما توضیح دهید اگر آبی وجود دارد چگونه می‌تواند در این منطقه وجود داشته باشد و خود‌ِ اهمیت اثبات این چگونگی، نشان می‌دهد که قطعه مهمی از پازل کشف آب در مریخ مورد بررسی قرار گرفته است.»

پروفسور هولت اظهار کرد در این پژوهش فعالیتی نداشته ولی قبل از ارائه مقاله با تیم پژوهش صحبت کرده و معتقد است مقاله اصلی به نکتهٔ مهمی در نظریه وجود آب در سیاره مریخ اشاره دارد و آن، توضیح علت وجود آب است که تیم پژوهش این وظیفه را به‌خوبی انجام داده است. آن‌ها اثبات کردند وجود نمک به‌تنهایی برای وقوع این فرایند کافی نیست و همچنین نشان دادند چه عامل دیگری می‌تواند باعث وجود آب در زیر کلاهک یخی مریخ باشد.