تاریخچه‌ی کاوش‌های بشر برای یافتن آب در مریخ

فرادید؛ از دیرباز محققان به دنبال علائم حیات در سیارات مختلف بوده‌اند و نخستین نشانه آن‌ها برای این جستجو چیزی نیست جز آب مایع؛ ماده‌ای که با دانش کنونی مان می‌دانیم که شرط اولیه شکل گیری حیات است. یکی از بهترین و در دسترس‌ترین مکان‌ها برای این کاوش، سیاره همسایه زمین، مریخ است. از زمان اختراع تلسکوپ تا رسیدن کاوشگر‌های رباتیک به سیاره مریخ، بشر همواره در جستجوی نشانه‌ای از آب بر روی سیاره سرخ بوده و این امر، همچنان یکی از موضوعات مهم کاوش در این سیاره اسرار آمیز است.

به گزارش فرادید؛ در نخستین رصد‌های تلسکوپی دقیق مریخ، کلاهک قطبی و چیزی شبیه به ابر مشاهده شد و این علائم را به وجود آب نسبت دادند. در سال 1666 میلادی کاسینی مواد تشکیل دهنده کلاهک‌های قطبی را یخ آب مطرح کرد و این مطالعات همچنان ادامه دار بود تا در سال 1784 ویلیام هرشل منجم آلمانی مقاله‌ای در مورد جو مریخ منتشر و مناطق درخشان آن را به وجود ابر و بخار نسبت داد.

در اواخر دهه نخست قرن نوزدهم نیز فرضیه مطرح شده توسط کاسینی مورد سوال دانشمندان قرار گرفت تا اینکه طی پژوهش‌هایی ساختار کلاهک‌های یخی را به دلیل دمای پایین و کمبود آب قابل مشاهده در این سیاره، یخ C02 اعلام کردند. مدارگرد مارینر 9 (mariner9) نیز که اولین ماهواره در مدار سیار‌های غیر از زمین بود در سال 1971 پرتاب و عکس‌های متعددی از مریخ گرفت، بستر رودخانه ها، دره‌های ایجاد شده توسط رسوب و فرسایش آبی، جبهه‌های هوا، مه و تمامی شواهد حاکی از احتمال وجود آب در گذاشته این سیاره بود.

سطح نشین پثفایندر (Mars pathfinder) نیز که در سال 1997 عملیات خود را آغاز کرد تصاویر متعددی به خصوص از ابر‌های مریخ در زمان‌های متعدد گرفت و طی تحلیل‌ها نشان داد ابر‌ها از یخ متراکم شد با ذرات گرد و غبار قرمز رنگ تشکیل شده اند. به همین ترتیب مطالعات ادامه داشت تا در سال 2008 مریخ نورد phoenix وجود مقدار زیادی یخ آب در مناطق شمالی مریخ را تایید کرد.

در سال‌های متمادی اقدامات گوناگونی از جمله ارسال مدارگرد‌ها و سطح نشین‌های مختلف و بررسی شهاب سنگ‌های مریخ به منظو اندازه گیری خصوصیات مختلف جو صورت گرفته است. مطالعات انجام شده روی شهاب سنگ‌های آلن هیز 84001 (ALH84001) که سال 1984 در ناحیه‌ای به همین نام در جنوبگان و شمال غربی آفریقا 7034 (NWA7034) که سال 2011 در صحرای آفریقا پیدا شدند، بیانگر مقدار قابل توجهی آب در این شهاب سنگ‌های جدا شده از پوسته مریخ است.

در سپتامبر 2005 پژوهشگران دانشگاه هاوایی در مانوا به این نتیجه رسیدند که آلن هیز 84001 با قدمت بیش از 4 میلیار سال میتواند از سنگ‌های دره مارینر (Marineris) واقع در نیمکره غربی مریخ نزدیک استوا، که در گذشته زیر آب بوده، باشد. همچنین مطالعات صورت گرفته بر روی شهاب سنگ شمال غربی آفریقا 7034 با قدمتی بیش از 2 میلیارد سال نشان دهنده بیشترین مقدار آب در این سنگ نسبت به سایر شهاب سنگ‌های بررسی شده مریخ تا کنون هست.

به طور کلی پژوهشگران منشا آب مریخ را دو منبع مختلف می‌دانند. آن‌ها معتقدند احتمال دارد آب روی سطح مریخ در نتیجه سقوط شهاب سنگ‌ها و دنباله دار‌ها باشد. در مقابل بسیاری وجود حداقل دو مخزن بزرگ آب با ترکیب شیمیایی متفاوت در مرحله اولیه پیدایش مریخ را منشا طبیعی آب موجود در این سیاره میدانند. در مجموع شواهد موجود و تصاویر ارسالی همچون بستر‌های خشک رودخانه ها، سیلاب دشت ها، شبکه آبراهه‌ها و مخروط افکنه د موجود حاکی از وجود آب در دوره‌ای از تاریخ در سطح این سیاره بوده است.

 

همچنین هماتیت خاکستری ماده معدنی که اغلب در واکنش‌هایش به آب نیاز دارد در منطقه terra meridini پیدا شد. اگرچه مواد معدنی این چنین که در واکنش‌های اولیه به آب نیازمند بوده اند کم نیست و وجود آب در زمان گذشته را نشان میدهد. قابل ذکر است طی وقوع عصر‌های یخبندان و وقایع جوی متعدد در سیاره سرخ، همچون زمین تغییرات جوی حائز اهمیتی رخ داده است و اظهار نظر در مورد وجود یا عدم وجود آب در این سیاره را با مشکل رو به رو می‌کند.

با بررسی کلی ماموریت‌های گذشته میتوان وضعیت دانش موجود نسبت به دنیای پر رمز و راز سیاره سرخ را متوجه شد. در سال 1971 فضاپیمای مارینره خصوصیات فیزیوگرافی این سیاره را به وجود آب در گذشته نسبت داد، سپس برنامه وایکینگ شامل دو مدارگرد و مریخ نورد که اواخر سال 1975 مطالعات خود را آغاز کرد وجود جریان‌هایی با آبدهی بیش از 10 هزار برابر رودخانه میسیسیپی در زمان گذشته را تخمین زد، کاوشگر فضایی MGS در سال 1996 نیز وجود مجرا‌های متعدد را به جریان آب در گذشته ارتباط داده و دو مجرای بزرگ در مناطق Nanedi Valles و Nirgal vallis کشف کرد. در سال 1997 سطح نشین پثفایندر عکس‌های متعددی از ابر و مه مریخ در زمان‌ها و موقعیت‌های متفاوت گرفت.

فضاپیمای ادیسه مریخ سال 2001 شواهد زیادی در غالب تصویر حاکی از وجود آب در مریخ بافت همچنین با طیف سنج نوترونی ثابت کرد که قسمت زیادی از سطح سیاره پر از یخ آب است. کاوشگر فونیکس (Phoenix) در سال 2008 تایید کرد به دلیل فشار جو و دمای پایین در سطح مریخ آب مایع نمی‌تواند وجود داشته باشد مگر در ارتفاعی کم و برای دوره‌ای کوتاه. علاوه بر این، فونیکس حجم عظیمی از یخ آب را در شمال سیاره یافت.

 

در سال 2004 نیز مریخ نورد اسپیریت (Spirit) نشانه‌هایی از سابقه وجود آب در صخره همفری (Humphrey) پیدا کرد در همین سال مریخ نورد آپورچیونیتی (Opportunity) نیز به بررسی وجود هماتیت که اغلب توسط آب شکل میگیرد و همچنین به بررسی چینه شناسی تپه اویلوس (aeolian) در صخره برنز (Burns) پرداخت، و پس از عملیات متعدد شواهدی مبنی بر وجود آب مایع در گذشته در سطح این منطقه را یافت. فضاپیمای MRO از سال 2005 تصاویر ارزشمندی حاکی از وجود فرآیند‌های مرتبط با آب در مریخ دریافت کرد؛ و در نهایت در سال 2019 طی پژوهشی که از رادار SHALLOW این فضاپیما استفاده شد، نشان داده شد که 60 تا 80 درصد حجم دشت Planum Boreum واقع در قطب شمال یخ آب است.

مریخ نورد کیوریاسیتی (Curiosity) نیز از سال 2012 به مطالعات همه جانبه علائم حیات پرداخت و نشان داد فعالیت آب و درجه حرارت موجود در آن از مقادیر مورد نیاز برای تولید مثل و متابولسیم اورگانیسم‌های شناخته شده در سطح زمین کمتر است. همچنین براساس پژهش‌های صورت گرفته در دهانه گیل (Gale) نشان داد که حدود 5/3 میلیارد سال پیش مقدار زیادی آب در این منطقه وجود داشته است.

افزون بر این شهریور 1397 گزارشی توسط محققین مریخ در مجله nature astronomy وجود حداقل چهار دریاچه آب نمک در قطب جنوب مریخ را بیان کرد. به طوری که مساحت دریاچه بزرگ 75000 کیلومتر مربع چیزی حدود 1 پانزدهم مساحت کشور آلمان گزارش شد. در سطح مریخ، فشار کم که ناشی از فقدان جو قابل توجه سیاره است وجود آب مایع را غیرممکن می‌کند. اما دانشمندان مدتی است که تصور می‌کنند ممکن است مقداری آب که از میلیارد‌ها سال گذشته در دریاچه‌ها و دریا‌ها وجود داشته است، در زیر سطح محبوس شده باشد. انتظار می‌رود کاوشگر پرسوپرنس که در تاریخ 1 اسفند 1399 بر سطح مریخ فرود آمده، تصاویر و نمونه‌های قابل قبولی به منظور بررسی بیشتر و دقیقتر در این مورد ارسال کند.

در ادامه محققان مریخ در مقاله‌ای که بهمن 1399 تحت عنوان "دسترسی به منابع زیرسطحی یخ آب در عرض میانی شمالی مریخ" در مجله nature astronomy چاپ شد، تحقیقات و داده‌های جمع آوری شده طی 20 سال گذشته ناسا را مورد بررسی قرار داده و بیان کردند در دسترس‌ترین یخ زیرسطحی منطقه‌ای در نیمکره شمالی زیر منطقه قطبی مریخ است. در سیاره زمین این منطقه جایی است که به کانادا و اروپا میرسیم و در مریخ دشت‌های Arcadia Planitia و دره‌های مملو از یخچال‌های طبیعی در Deuteronilus Mensae را شامل می‌شود.

این مناطق حد واسط مکانی برای یافتن بیشتر یخ آب (قطب ها) و جایی برای یافتر بیشترین نور خورشید و گرما (استوا) هستند. همچنین ارتفاعات میانی شمالی، ارتفاعات مطلوبی برای فرود به شمار می‌روند. از طرفی این سوال پیش می‌آید که آیا در مریخ ابر و به دنبال آن بارشی وجود دارد؟ محققین دانشگاه کلورادو بولدر بیان کردند برخلاف زمین که مولکول‌های آب در اطراف دانه‌های گرد نمک دریا و گرد و غبار هوا جمع می‌شوند و تشکیل ابر می‌دهد، و همچنین براساس مشاهدات انجام شده توسط فضاپیمای ماون ناسا، در مریخ شهاب سنگ‌هایی که هر روزه به جو مریخ برخورد میکنند موجب ایجاد حجم عظیمی از گرد و غبار به نام دود شهاب"meteor smoke" در جو می‌شوند. این گرد و غبار‌ها می‌توانند به عنوان دانه‌هایی برای تشکیل ابر‌ها عمل کنند و مولکول‌های یخ آب را دور خود جمع کنند.

تصاویر گرفته شده توسط سطح نشین پثفایندر به عنوان اولین تصاویر ارسالی از ابر و مه موجود در سیاره را میتوان با مراجعه به وبسایت https://mars nasa.gov/MPF/science/clouds.html در شرایط متنوع مشاهده کرد، همچنین اخیرا تصاویر جالبی توسط مریخ نورد کیوریاسیتی (curiosity) از ابر‌ها منتشر شده است.