العلم الجديد للمركبة الفضائية الأوروبية القديمة التي تدور حول المريخ
أَجواء
خلال عمليات الرصد التي قامت بها المركبة الفضائية مارس إكسبريس، تم اكتشاف أن الغلاف الجوي للمريخ يحتوي على الأوزون ذو التوزيع المكاني الخاص(1). وتظهر النتائج أن الأوزون مرتب في مجموعة من ثلاث طبقات متميزة، لكل منها خصائصها الخاصة. وتظهر المقارنة بين النتائج ونماذج الكمبيوتر كيف أن دوران الغلاف الجوي يخلق طبقة الأوزون فوق القطب الجنوبي خلال فصل الشتاء. على الأرض، تتحلل جزيئات الأوزون بواسطة أشعة الشمس فوق البنفسجية ومن خلال التفاعلات الكيميائية مع الهيدروجين المنطلق من تحلل بخار الماء. تركيز الأوزون في الغلاف الجوي للمريخ أقل 300 مرة من تركيزه على الأرض.
تم اكتشاف طبقتين من طبقات الأوزون في خطوط العرض المنخفضة والمتوسطة. توجد طبقة واحدة تحت ارتفاع 30 كم من الأرض. الطبقة الثانية توجد فقط في فصلي الربيع والصيف في نصف الكرة الشمالي وتتراوح ارتفاعاتها بين 30 و60 كيلومترا عن الأرض. الطبقة الثالثة التي يتراوح ارتفاعها بين 40 و60 كيلومترا توجد فوق القطب الجنوبي فقط في فصل الشتاء وليس لها مثيل في فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي. أن هذه الطبقة تقع بين خط عرض 75 درجة جنوباً والقطب الجنوبي. ويتراوح ارتفاع الطبقة ما بين 35 كيلومتراً إلى 70 كيلومتراً. ويزداد تركيز الأوزون تدريجياً حتى ارتفاع 50 كيلومتراً حتى منتصف الشتاء، ثم يتناقص تدريجياً حتى لا يمكن اكتشافه على ارتفاع يزيد عن 35 كيلومتراً. وبحسب تقييم الباحثين، فإن طبقة الأذن في الغلاف الجوي القطبي هي نتاج لنمط دوران الغلاف الجوي الذي يخلق انبعاث أكسجين يتم اكتشافه ليلاً عند القطب. وتأخذ هذه الدورة شكل خلية هادلي كبيرة حيث يرتفع الهواء الدافئ ويتحرك نحو القطب. ثم يبرد الهواء ويغرق. في خطوط العرض العالية. وبحسب تقييم الباحثين، فإن هذه عملية حدث فيها هبوط عمودي كبير للهواء الغني بالأكسجين من نصف الكرة الأرضية خلال موسم الصيف. تتحد ذرات الأكسجين التي تكونت بعد تحلل ثاني أكسيد الكربون في الجزء العلوي من خلية هادلي في النهاية ليلاً عند القطب لتكوين جزيئات الأكسجين (2O) والأوزون. وتعتمد درجة تركيز الأوزون في الليل على كمية الأكسجين ومعدل تحلل بخار الماء.
ولأن الهيدروجين لا يمكن أن يتشكل إلا نتيجة تحلل بخار الماء على ارتفاعات تزيد عن 25 كم، فإن بعض الهيدروجين الموجود في نصف الكرة الشمالي ينتقل إلى نصف الكرة الجنوبي. ونتيجة لذلك فإن الأوزون المتكون فوق خطوط العرض العليا في نصف الكرة الجنوبي يبقى دون اتصال مع عنصر آخر وبالتالي تستقر طبقة الأوزون. تتغير الظروف خلال فصل الصيف في نصف الكرة الجنوبي. في الحضيض الشمسي للمريخ كانت هناك زيادة في نشاط الغبار في الغلاف الجوي. الجو العلوي يسخن. وهذا الاحترار يزيد من الارتفاع الذي يصبح فيه الغلاف الجوي مشبعاً بالمياه من ارتفاع 40 كيلومتراً، ويسمح له باحتواء كمية من الماء أكبر بعدة مرات من تلك الموجودة في الأوج.
يؤدي إنتاج كمية كبيرة من الهيدروجين بسبب تحلل بخار الماء إلى تدفق أقوى للجذور المستنفدة للأوزون نحو القطب الشمالي في فصل الشتاء، أكبر من نظيره في الأوج في القطب الجنوبي. وتتسبب هذه العملية في أن يكون معدل استنفاد الأوزون أكبر 100 مرة فوق القطب الشمالي في الشتاء مقارنة بنظيره في القطب الجنوبي.
كتلة الغلاف الجوي
كتلة الغلاف الجوي تعتمد على الفصول. وفي الشتاء، يتكثف جزء من الغلاف الجوي مجددًا ليتحول إلى صقيع وجليد في القطب الشمالي. يمكن أن يصل هذا التساقط الموسمي إلى خط عرض 45 درجة شمالًا ويمكن أن يصل سمك الأرض إلى ارتفاع متر واحد(2).
الدورة الدموية في الغلاف الجوي
وفي مقال نشر في مجلة البحوث الجيوفيزيائية في مارس 2012(3)، أفاد الباحثون عن أول اكتشاف لانبعاث الأشعة تحت الحمراء عند طول موجي 1.27 ميكرون فوق القطبين في الشتاء. وقد لوحظ هذا الانبعاث خلال الأعوام 2004-2006 في 40 ملاحظة. انبعاث الأشعة تحت الحمراء في الكواكب التي تكون أغلفتها الجوية شائعة. في الطبقات العليا من الغلاف الجوي لكوكبي الزهرة والمريخ، تتحلل جزيئات 2CO والنيتروجين (2N) بواسطة الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس إلى ذرات أكسجين ونيتروجين في طبقة الغلاف الجوي المعروفة باسم الغلاف الحراري على ارتفاعات تتراوح بين 80 درجة مئوية. -90 كم نهاراً. تم اكتشاف انبعاث أكسيد النيتروجين في الغلاف الجوي للمريخ في عام 2005. وبما أن هذه العملية هي أيضًا نموذجية للدورات في الغلاف الجوي، فقد كان هناك باحثون توقعوا انبعاث 2O ولكن لم يكن هناك تأكيد على ذلك من جزيئات الأكسجين المثارة حتى تقرير عام 2010.
تشير التقديرات إلى أن انبعاث الأكسجين بالأشعة تحت الحمراء على الجانب الليلي من المريخ يمكن أن يكون ناجمًا عن الهبوط البطيء للهواء البارد نحو الأرض. وهذا يعني إعادة تركيب أقل لذرات الأكسجين وقصف أضعف للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس مما يضعف معدل التحلل. وبحسب تقييم الباحثين، فإن انبعاثات الضوء من الغلاف الجوي مرتبطة بدوران الغلاف الجوي. ومن الممكن أن يرتفع الهواء الدافئ في فصل الصيف فوق القطب في الغلاف الجوي وينتقل إلى خط الاستواء ويهبط قرب الشتاء عند القطب المقابل. على الجانب الليلي من المريخ. وتأخذ هذه الدورة الدموية شكل خلية هادلي، وهي تشبه إلى حد كبير ما يحدث على الأرض على جانبي خط الاستواء. يتم نقل ذرات الأكسجين في خلية هادلي كبيرة واحدة. تقوم ذرات الأكسجين بإعادة تكوين جزيئات الأكسجين أثناء نزول خلية هادلي على ارتفاع 30-50 كم.
بخار الماء في الغلاف الجوي
وجاء في تقرير نشر في سبتمبر 2011 أن الغلاف الجوي مشبع إلى حد كبير ببخار الماء (4). كانت مفاجأة. حتى ذلك الحين، ركزت معظم قياسات المريخ من المركبات الفضائية على الأرض نفسها، وركز القليل منها على البنية الرأسية للغلاف الجوي. هذه المرة تم تخصيص الكثير من الوقت للقياسات الرأسية للغلاف الجوي. تم إجراء البحث قبل وقت قصير من غروب الشمس أو بعد وقت قصير من شروق الشمس، عندما لا يزال المريخ يحجب الشمس. وتتيح هذه التقنية القياس الرأسي لبعض مكونات الغلاف الجوي مثل بخار الماء. أظهرت القياسات التي تم إجراؤها خلال فصلي الربيع والصيف في نصف الكرة الشمالي أن الانفجار الرأسي لبخار الماء في الغلاف الجوي يختلف تمامًا عما كان يُعتقد حتى ذلك الحين.
إجمالي كمية بخار الماء في الغلاف الجوي للمريخ أصغر بـ 10,000 مرة من الغلاف الجوي للأرض (لا تنس أن كثافة الغلاف الجوي للمريخ تبلغ 1٪ من كثافة الغلاف الجوي للأرض). على الأرض، عندما تنخفض درجة حرارة الغلاف الجوي إلى ما دون نقطة الندى، يتكثف بخار الماء حول جزيئات الغبار الصغيرة أو الهباء الجوي أو الملح. وفي هذه الحالة يصبح الجو مشبعاً بالرطوبة التي لم يعد قادراً على احتوائها. عند درجة الحرارة والضغط الجوي، يمر بخار الماء بنقطة الندى. وفي الحالة الطبيعية، تتكثف وتشكل قطرات ماء أو بلورات ثلجية. ومع ذلك، يمكن أن يحدث التشبع الفائق عندما يبقى بعض بخار الماء في الغلاف الجوي بدلاً من التكثيف أو التجمد. عندما تكون نوى التكثيف نادرة جدًا، يبدأ التكثيف بالتداخل ويترك الكثير من بخار الماء في الهواء.
كانت هذه العملية بمثابة نموذج لفهم الغلاف الجوي للمريخ. قبل إجراء هذه القياسات، كان يُعتقد أن التشبع الفائق لا يمكن أن يوجد على المريخ. ويبدو أن كل قطرة ماء تتجاوز نقطة التشبع الكبيرة ستتحول في النهاية إلى جليد. وأظهرت القياسات أن التشبع الكبير يحدث بشكل متكرر في وسط الغلاف الجوي حتى ارتفاع 50 كيلومترًا فوق سطح الأرض، عندما يكون المريخ في مداره. وكان معدل التشبع الذي تم العثور عليه أعلى بما يصل إلى 10 مرات من معدل التشبع على الأرض. يعد الانفجار العمودي لبخار الماء عاملاً أساسيًا في فهم الدورة الهيدرولوجية للمريخ ومناخه وانتقال المياه من نصف الكرة الأرضية إلى آخر. وتثير النتائج احتمال نقل المزيد من بخار الماء إلى ارتفاع يسمح بتفكيكه بواسطة الأشعة فوق البنفسجية للشمس. يمكن أن يعني هذا التفكك أنه بعد التفكك الذري، يمكن للهيدروجين والأكسجين الهروب إلى الفضاء. ولهذه العملية أهمية كبيرة من حيث فقدان المياه والتطور طويل المدى للسطح والغلاف الجوي. وقد يكون لهذا أيضًا صلة كبيرة بالعمليات التي أدت إلى استنفاد الغلاف الجوي للمريخ (فرضية المؤلف - حاييم مزار).
الغبار في الغلاف الجوي
يوجد في الغلاف الجوي نوعان من جزيئات الغبار، جزيئات خشنة يبلغ قطرها 1.2 ميكرومتر، وجزيئات أصغر وأدق يبلغ قطرها 0.04 - 0.07 ميكرومتر. كثافة كلا النوعين من الجزيئات في الغلاف الجوي صغيرة. الطبقة الغبارية أكثر كثافة، ويبلغ ارتفاعها عن الأرض 20-30 كم. تبلغ كثافة جزيئات الغبار الناعم 3,000 في المتر المكعب، ولا تزيد كثافة ذرات الغبار الخشنة عن جزيئين في المتر المكعب. ونظرًا لوجود الجزيئات الدقيقة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، فإن تكوين الجليد يكون سريعًا وهذا بدوره يؤثر على تكوين السحب. الغيوم هي المسؤولة عن هطول الأمطار ودرجات حرارة الأرض على الرغم من حجمها وكثافتها. ولهذه الجسيمات أهمية كبيرة في تشكيل مناخ المريخ. وعلى الرغم من صغر حجم جزيئات الغبار، إلا أن العواصف الترابية (شياطين الغبار) يمكنها أن ترفع كميات كبيرة من الأرض إلى الهواء(5).
مناخ
ووفقا للنتائج، كان المناخ على المريخ في الماضي أكثر ديناميكية مما كان يعتقد حتى ذلك الحين. أظهر فحص الصور التي التقطتها المركبة الفضائية MRO من عام 2008 أن سمك الطبقة الجليدية لا يقل عن كيلومتر واحد وعلى الأرجح في خطوط العرض الوسطى، ربما كانت الطبقة الجليدية في المائة مليون سنة الماضية 100 كيلومتر. تشير التقديرات إلى أنه كان هناك تدفق للأنهار الجليدية في مناطق معينة خلال آخر 2.5 إلى 10 مليون سنة. وتكمن أهمية هذه النتائج في أن المناخ تغير عدة مرات، وأن هناك عدة عصور جليدية (100).
מים
تبدو تضاريس فاليس ريول وكأنها نهر. ويعتقد أنه في الماضي تدفقت مياه كثيرة في هذا المكان وقاموا بتصميمه. ويبلغ طول هذا التكوين 1,500 كيلومتر وتحيط به روافد كثيرة. منحدرات التكوين حادة وشديدة الانحدار ويمكن رؤية العديد من الخطوط على طولها بالكامل في الأسفل. والانطباع الناتج هو أن هذه الشرائط تشكلت من الصخور وشظايا الصخور والجليد التي جرفتها المياه. طوال فترة الأمازون والتي تستمر حتى اليوم. وفي أحد المقاطع المصورة للتكوين يبلغ عرضه 7 كم وعمقه 300 متر (7). في جزء من فاليس كاسي، ترى منطقة تبلغ مساحتها 1.55 مليون كيلومتر مربع تم إنشاء قنوات فيها بسبب فيضانات مائية قوية جدًا. يعد هذا أحد أكبر أنظمة الحفر على سطح المريخ (8). توجد أماكن في القطب الشمالي مثل منحدر Tenuis Rupes حيث تتم تغطية الطبقة الجليدية الموسمية المكونة من ثاني أكسيد الكربون بالصقيع المائي في أوقات معينة من الربيع. هذه الطبقة التي يبلغ سمكها بضعة ملليمترات، تزيلها الرياح أحيانًا وتكشف عن طبقة الجليد التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون (2).
מקורות
1. "طبقة الأوزون الموسمية فوق القطب الجنوبي للمريخ" 29.9.2013
http://scin.esa.int/mars-express/52881-a-seasonal-ozone-layer-over-the-martian-south -pole/
2. "المنطقة القطبية الشمالية للمريخ تمر بمرحلة انتقالية" 5.8.3011
http://scin.esa.int/SPECIALiTS/Mars_Express/SEMA4VITPQG_2.html
3. "التوهج في ليلة المريخ يلقي الضوء على الدورة الدموية في الغلاف الجوي". 27.3.2012
http://www.marsdaily.com/reports/Glow_In_The_Martian_Night_Throws_Light _On_ Atmospheric_Circulation_999.html
4. "مارس إكسبرس يجد تشبعًا فائقًا بالمياه في الغلاف الجوي" 30.9.2011
http://www.marsdaily.com/reports/Mars_Express_Finds_Water_Super_saturation _In _The _Atmosphere_999.html
5. "اكتشاف نوع جديد من الغبار في الغلاف الجوي للمريخ" 1.7.2014
http://www.marsdaily.com/reports/New_Type_Of_Dust_In_Martian_Atmosphere_ Discovered_999.html
6. "الأنهار الجليدية القديمة في المريخ - هل الكوكب الأحمر يقع بين العصور الجليدية؟" 1.11.2012
http://www.dailygalaxy.com/my_webblog/2012/11/the-ancient-glaciers-of-mars-in-the- red-planet-between-ice-ages.html
7. "رويل فاليس: نهر يمر عبره" 23.1.2013/XNUMX/XNUMX
http://www.marsdaily.com/reports/Reull_Vallis_A _River_ Ran_ Through _It_999.html
8. "مياه فيضان المريخ" 7.6.2013
http://www.marsdaily.com/reports/The_Flood_Water_Of_Mars_999.html
تعليقات 3
روي
اذهب إلى قائمة المقالات الخاصة بي وستجد هناك مقالات شاملة عن المريخ. ما هو مكتوب هنا هو إضافة لهذه النتائج وهذا لأنه منذ أن كتبت هذه المقالات تراكمت المزيد من المعلومات. أما بالنسبة لسؤالك عما يمكن تعلمه عن الأرض، فما زال الوقت مبكراً للإجابة على هذا السؤال. نحن في بداية الطريق. ولا تنسوا أنه بجانب التشابه هناك أيضًا اختلاف. . ومن وجهة النظر الواسعة الصحيحة، ينبغي التعامل مع كل كوكب باعتباره عالما في حد ذاته.
ينقصني نوع من التلخيص وما يمكن تعلمه من هذه البيانات عن الكوكب الذي نعيش عليه...